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用超音速火焰噴涂法制備碳化鎢基涂層
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-10-28
采用超音速火焰噴涂法在45#鋼表面制備碳化鎢基涂層的工作，取得了較好的效果。他們以WC、Co 、Cr 等為原料，根據WC10Co4Cr 成分配制原料，原料經攪拌球磨、噴霧造粒和真空燒結制得各粉末塊體，然后通過破碎篩分、分級和合批控制噴涂粉末粒度為 15~45μm。經檢測，所得噴涂粉末球形度高，流動性好(~13 s/50g)，粉末松裝密度相近(4.8~5.0 g/cm3)，單顆粉末呈疏松結構；粉末物相均為 WC 和 Co 相。涂層試樣基體材料為 45#鋼，噴涂前基體表面經 50~70目白剛玉噴砂處理，然后用
?超音速火焰噴涂(high?velocity?oxyfuel?spraying，?HVOF)是20世紀80年代初在普通火焰噴涂的基礎上發展起來的一種新型熱噴涂技術。它是利用氫、乙炔、丙烯、煤油等做燃料，用氧氣作助燃劑，在燃燒室或特殊的噴嘴中燃燒，產生2100m/s以上速度的超音速燃焰，同時將粉末送進火焰中，產生熔化或半熔化的粒子，高速撞擊在基體表面上沉積形成涂層。超音速火焰噴涂具有火焰速度高、溫度低、涂層結合強度高、致密性好、硬度高，孔隙率低、氧化物含量低等優點。該工藝現在已發展到航空、冶金、紡機、汽車、鐵路等領域的大量應用，代表了現代熱噴涂技術發展的方向。超音速火焰噴涂技術在帶來顯著社會效益的同時也具有顯著的經濟效益。據市場估計，2015年超音速火焰噴涂工藝將在熱噴涂業擁有25%的市場。該技術具有火焰溫度相對較低(約?2600~3000℃)、焰流速度高，噴涂過程中可有效抑制和減少碳化鎢的分解，所獲涂層可保留碳化鎢相的耐磨特性，因此該工藝特別適合于噴涂耐磨性能良好的碳化鎢類材料，所獲碳化鎢涂層材料可以提供非常好的抗磨損和抗腐蝕性能。
中南大學最近報道了采用超音速火焰噴涂法在45#鋼表面制備碳化鎢基涂層的工作，取得了較好的效果。他們以WC、Co?、Cr?等為原料，根據WC10Co4Cr?成分配制原料，原料經攪拌球磨、噴霧造粒和真空燒結制得各粉末塊體，然后通過破碎篩分、分級和合批控制噴涂粉末粒度為?15~45μm。經檢測，所得噴涂粉末球形度高，流動性好(~13?s/50g)，粉末松裝密度相近(4.8~5.0?g/cm3)，單顆粉末呈疏松結構；粉末物相均為?WC?和?Co?相。涂層試樣基體材料為?45#鋼，噴涂前基體表面經?50~70目白剛玉噴砂處理，然后用壓縮空氣吹掃樣品表面。采用機械手固定的?Praxair?JP8000超音速火焰噴槍制備碳化鎢基涂層。
對所獲涂層的檢測表明，涂層厚度達到300微米，沉積效率達到55.15%，孔隙率為0.32%；涂層物相主要由?WC?相組成，還含有少量?W2C相和非晶相或納米晶相，未出現?W?或η相(Co6W6C、Co3W3C)，表明顆粒在焰流中停留時間極短，粉末脫碳程度小，涂層中保存了粉末中的?WC?硬質相，有利于涂層耐磨性的提高。實驗中氧氣和煤油流量設定不變即噴涂時控制火焰溫度一致；加之采用新型噴槍和高效率的冷卻系統，減少了脫碳程度。涂層脫碳程度小的主要原因有：（1）粉末中無η相；（2）該實驗氧氣流量和煤油流量設計有利于獲得相對較低的火焰溫度，（3）噴槍移動速度快和噴涂過程壓縮空氣的冷卻，使涂層受熱程度較低。
硬度、磨粒磨損和抗鹽霧腐蝕性能測試表明，涂層顯微硬度達到近1300HV，體積磨損量相當小；涂層在中性鹽霧腐蝕環境下360小時，仍然保持表面光滑并具有金屬光澤，未發生腐蝕，說明涂層耐腐蝕能力強。由于添加?Cr?后易于在涂層表面形成很薄的?Cr2O3陶瓷層，因而提高了該涂層的耐腐蝕性能。
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