低功率等離子噴涂WC涂層工藝及性能研究.pdf

1、碳化鎢涂層因其具有高硬度、高耐磨性能和良好的韌性而對提高零部件表面的耐磨性能及修復(fù)摩擦副工作面具有特殊的工程意義，因此廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、航空航天、汽車、水利及印刷等行業(yè)。等離子噴涂因工藝成本相對低廉，是制備碳化鎢涂層的一種被廣泛關(guān)注的工藝方法。然而WC粉末在噴涂過程中易受熱脫碳分解而生成W2C和CoxWyCz等脆性相，嚴(yán)重時甚至分解生成金屬鎢從而導(dǎo)致涂層的硬度、耐磨性及斷裂韌性大大降低。涂層中碳化鎢的類型、微觀形貌等組織結(jié)構(gòu)因素直接影響

2、涂層的物理和力學(xué)性能，而這些重要的成分及微觀組織結(jié)構(gòu)特征強(qiáng)烈地依賴噴涂工藝參數(shù)。采用低功率等離子噴涂技術(shù)對獲得具有高硬度、高耐磨性的碳化鎢涂層極為有利，但相關(guān)的工藝細(xì)節(jié)研究尚不夠深入。本研究旨在利用低功率等離子噴涂設(shè)備所持有的燃弧電壓低的特點，探求適宜于制備高硬度、高耐磨性碳化鎢涂層的工藝參數(shù)，并研究形成理想組織結(jié)構(gòu)的微觀機(jī)制。
　　本文通過調(diào)整噴涂電參數(shù)，在42CrMo基體材料上制備WC涂層。采用光學(xué)顯微分析方法研究基體材料不同

3、熱處理狀態(tài)的微觀組織特征；通過X-射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）對WC粉體、涂層的相成分和微觀組織進(jìn)行分析研究，總結(jié)噴涂工藝參數(shù)對WC涂層的結(jié)構(gòu)、致密度和相成分的影響規(guī)律，對涂層的形成機(jī)理、基體與涂層的結(jié)合機(jī)制進(jìn)行了分析。對不同電壓條件下制備的四種涂層，采用納米力學(xué)探針、維氏硬度和摩擦磨損試驗對涂層的硬度和耐磨性能進(jìn)行分析研究。研究結(jié)果表明所制備的涂層中WC呈典型的層狀結(jié)構(gòu)，扁平顆粒相互堆疊結(jié)合在一起；

4、涂層層間為冶金結(jié)合，基體與涂層之間的作用以機(jī)械錨合為主，同時存在冶金結(jié)合點。當(dāng)噴涂功率提高，WC顆粒的熔化效果好，扁平顆粒的鋪展程度好。隨著電壓、電流的增加，WC涂層中出現(xiàn) W2C和CoxWyCz脆性相，發(fā)生脫碳現(xiàn)象，噴涂功率提高，脫碳現(xiàn)象嚴(yán)重，W2C的相對含量增加，而孔隙率下降，涂層更加致密，孔隙對 WC涂層的硬度有很大影響；本研究在電壓為50-55V時獲得了高硬度、耐磨性能良好的WC涂層，WC涂層的磨損機(jī)理以磨粒磨損為主，磨損過程中