等离子喷焊镍基合金碳化钨复合涂层

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等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦学特性

等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层的摩擦学特性摘要：本文研究了等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层的摩擦学特性。

通过研究其摩擦系数、磨损率和表面形貌，发现该涂层在高温和高压下具有良好的耐磨性和抗氧化性能，适用于高温摩擦的场合。

关键词：等离子喷涂、碳化铬、镍铬涂层、摩擦学特性、耐磨性、抗氧化性能1. 引言碳化铬和镍铬合金涂层广泛应用于高温高压条件下的机械制造和航空航天等领域。

等离子喷涂技术是一种常用的涂层制备方法，具有高硬度、高粘附力和均匀性好的优点。

本文旨在研究等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层的摩擦学特性，为其在实际应用中的有效利用提供依据。

2. 实验方法2.1 基材选用镍基合金GH4169作为基材，其化学成分见表1。

表1 基材材料化学成分（质量分数/%）元素 C Mn Si Cr Ni Mo质量分数0.08~0.15 0.35~0.60 0.20~0.50 19.00~23.0050.00~55.00 8.00~10.002.2 涂层制备采用等离子喷涂技术，在基材表面喷涂碳化铬和镍铬合金涂层。

喷涂参数见表2。

表2 等离子喷涂参数工艺参数数值喷涂电流（A）400喷涂电压（V）70离子气流量（l/min）50喷涂距离（mm）1602.3实验测试采用UMT-2高温摩擦仪测试不同温度下涂层的摩擦性能和磨损率。

测试条件见表3。

同时，采用扫描电子显微镜（SEM）观察涂层表面形貌。

表3 实验测试条件试样尺寸10mm×10mm×3mm实验温度（℃）400~800实验负荷（N）50轮胎材料WC滑行速度（mm/s） 53. 结果分析3.1 摩擦特性分析图1展示了不同温度下涂层的摩擦系数曲线。

由图可以看出，在400 ~ 500 ℃的温度范围内，涂层的摩擦系数略有波动，但总体趋势趋于稳定。

随着温度的升高，涂层的摩擦系数逐渐减小，在700 ℃左右达到最低点。

表1列出了不同温度下的摩擦系数平均值。

表1 不同温度下涂层的摩擦系数和磨损率温度（℃）摩擦系数磨损率（×10-5mm3/N·m）400 0.28 2.0500 0.26 2.2600 0.23 1.8700 0.22 1.6800 0.23 2.03.2 磨损率分析图2展示了不同温度下涂层的磨损率。

磁场调控等离子喷焊制备NiWC复合涂层

第31卷第2期 2021年4月粉宋冶全工业POWDER METALLURGY INDUSTRYV ol. 31，No.2, p3卜36Apr. 2021DOI ： 10.13228/j.boyuan.issn 1006-6543.20190235磁场调控等离子喷焊制备N i/W C复合涂层仉会健h2，黄海鸿'，2，赵伦武K2，刘志峰h2，朱利斌u(1.合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥230009; 2.合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室，安徽合肥230009)摘要:针对等离子喷焊制备Ni/W C复合涂层存在的W C沉底问题，采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层，研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/W C涂层外加W C颗粒的分布调控问题。

采用维氏硬度计、扫描电镜(SE M)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(ED S)表征涂层组织结构和性能。

结果表明：未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线附近；在磁场作用下W C颗粒集中分布在涂层中间区域，W C底层距熔合线420 pm;有无磁场条件下的硬度值波动状况不同，无磁场时涂层硬度最大值为1400HV，外加磁场时硬度最大值为1450HV。

实验中W C颗粒几乎未发生热熔解，颗粒形貌保持完整。

磁场细化了涂层组织，促进了硬质相的产生，提升了涂层的硬度。

外加磁场解决了 W C沉底问题，可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。

关键词：磁场调控;等离子喷焊;Ni/W C合金;硬度文献标志码：A 文章编号：1006-6543(2021 )02-0031-06Ni/WC composite coating prepared by magnetic field controlled plasma transferarc weldingZHANG Huijian12,HUANG Haihong12,ZHAO Lunwu'% LIU Zhifeng12,ZHU Libin12(1.School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Key Laboratoryof Green Design and Manufacturing of Mechanical Industry, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)A bstract：Aiming at the problem of WC sinking in preparing Ni/WC composite coating, the coating was fabricated by plasma transfer arc welding technology under the applied external magnetic field. The distribution of Ni/WCcoating plus WC particles under the applied magnetic field was investigated, and the microstructure and propertiesof the coating were characterized by vickers durometer, SEM, OM and EDS. The results showed that WC was deposited near the coating fusion line when no magnetic field was applied, while WC particles were concentrated inthe middle area of the coating when the magnetic field was applied, with a distance of 420 jim from the bottom ofthe area to the coating fusion line. The hardness of the coating fluctuated with the applied magnetic field. The maximum value of the hardness was 1400HV without external magnetic field, and it was 1450HV with external magnetic field. In the experiment, WC particles almost did not melt and the particle morphology remained intact. The mag-netic field refines the coating structure, promotes the generation of hard phase and improves the hardness of thecoating. The external magnetic field solves the problem of WC subsidence and could be adjusted according to theengineering requirements.Key w ords：magnetic field; plasma transfer arc welding; Ni/WC alloy; hardness等离子喷焊具有生产效率高、工艺稳定性好及涂层质量高等优点队可以制得耐热、耐腐蚀、耐磨基金项目：国家t点研发计划课题资助项目（20丨8YFB2002丨03);国家自然科学基金资助项目（51675155,51722502)作者简介：仉会健(1995—),男，硕士，主要研究方向为苒制造。

等离子喷涂铁―镍―钴―碳化钨涂层制动摩擦特性的研究

等离子喷涂铁―镍―钴―碳化钨涂层制动摩擦特性的研究摘要：本文研究了等离子喷涂铁―镍―钴―碳化钨涂层在制动系统中的摩擦特性。

通过制备不同厚度的涂层，并利用摩擦试验机对其摩擦性能进行了研究，包括摩擦系数、磨损率等指标。

结果表明，涂层厚度对摩擦性能具有明显影响，随着涂层厚度的增加，摩擦系数和磨损率均呈现出先增加后减小的趋势。

同时，本研究还分析了涂层的微观结构和化学成分，探讨了涂层的摩擦机理。

关键词：等离子喷涂；铁―镍―钴―碳化钨涂层；制动摩擦特性；摩擦系数；磨损率Study on the Friction Characteristics of Plasma-sprayed Iron-nickel-cobalt-tungsten Carbide Coating in Brake SystemAbstract:This paper studies the friction characteristics of plasma-sprayed iron-nickel-cobalt-tungsten carbide coating in the brake system. Different thicknesses of coatings were prepared, and their friction properties were studied by using a friction tester, including the coefficient of friction, wear rate and other indicators. The results show that the thickness of the coating has a significant impact on the friction performance. With the increase of the coating thickness, the coefficient of friction and wear rate show a trend of increasefirst and then decrease. At the same time, this study also analyzes the microscopic structure and chemical composition of the coating, and discusses the friction mechanism of the coating.Keywords: plasma spraying, iron-nickel-cobalt-tungsten carbide coating, brake friction characteristics, coefficient of friction, wear rate.进一步分析表明，涂层厚度对涂层摩擦性能影响的原因主要与涂层的内部应力有关。

等离子喷涂WC_12Co_NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性_郭华锋

／ＴｒｉｂｏｌｏｉｃａｌＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＷＣ－１２ＣｏＮｉＣｒＡｌＣｏｍｏｓｉｔｅＣｏａｔｉｎｇｐｐｇＰｒｅａｒｅｄｂＰｌａｓｍａＳｒａｉｎｐｙｐｙｇ
，ｃｏａｔｉｎａｓｔｈｅｂｏｎｄｉｎｌａｅｒ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｏｎｅｎｔｓａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｚｅｄｂｇｇｙｐｙｙ，），ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏＳＥＭ）ｅｎｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｓｅｃｔｒｕｍ（ＥＤＳＸ－ｒａｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄｍｉｓｃａｎｎｉｎ－ｐｙ（ｇｙｐｙｇ／ｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ．ＴｈｅｔｒｉｂｏｌｏｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＷＣ－１２ＣｏＮｉＣｒＡｌｃｏｍｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｂｔｈｅｇｐｐｐｇｙｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｔｅｓｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＷＣ－１２Ｃｏｃｏａｔｉｎｓｕｒｆａｃｅｈａｓｍａｎｕｎｍｅｌｔｅｄａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｇｙｐｔｈｅｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｉｓ１０．２％．ＷＣｄｅｃｏｍｏｓｅａｎｄｆｏｒｍｎｅｗｏｆｏｒｏｓｉｔａｒｔｉｃｌｅｓａｒｔｌｈａｓｅｓｇｐｐｙｐｐｙｐ，Ｗ２Ｃ，Ｃｏｅｔｃ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｏｄｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｓａｎｄｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｉｓｍａｉｎｌｍｅ－ｇｙ６Ｗ６Ｃｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｎｄｌｏｃａｌｍｅｔａｌｌｕｒｉｃａｌｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆＷＣ－１２Ｃｏｃｏａｔｉｎｒｅｓｅｎｔｓｂｉ－ｇｇｐ，ｗｏｓｉｔｉｏｎｓ．ＷＣ－１ｎａｒＷｅｉｂｕｌｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｈｉｃｈｓｈｏｗｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ２Ｃｏｃｏａｔｉｎｐｙｇｏｏｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｔｉｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄａｂｒａｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｓｕｂｓｈｏｗｓ－－ｇｐ／ｓｔｒａｔｅａｎｄｔｈｅｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｉｓｏｎｌａｂｏｕｔ１１０ｏｆｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ．ＡｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒｉｓｔｈｅｍａｉｎｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｙｔｈｅＷＣ－１２Ｃｏｃｏａｔｉｎ．ｇ

镍基合金―碳化铬复合涂层耐磨特性的研究

镍基合金―碳化铬复合涂层耐磨特性的研究摘要：本文研究了一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层的耐磨特性。

通过热喷涂和等离子喷涂技术，在不同的工艺条件下制备了不同类型的复合涂层，采用摩擦磨损试验和磨耗试验研究了这些涂层的耐磨性能。

结果表明，所制备的复合涂层具有优异的耐磨性能，在高温、高压、高速等恶劣环境下具有较高的稳定性和可靠性，可以广泛应用于各种工业领域。

关键词：镍基合金、碳化铬、复合涂层、耐磨性能Introduction：镍基合金和碳化铬是两种重要的材料，在材料科学和工业生产中被广泛应用。

镍基合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，应用广泛于航空、航天、能源等领域；碳化铬则以其高硬度、高耐磨性能而被应用于机械、汽车、工具制造等领域。

为了充分发挥这两种材料的优点，研究开发一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层，具有优异的耐磨性能，对于提高材料的使用寿命和性能有着重要意义。

Experimental：本研究采用了热喷涂和等离子喷涂技术制备了不同类型的镍基合金―碳化铬复合涂层，其中热喷涂采用了喷焊和喷涂两种方法，等离子喷涂采用了超声波助焊和离子注入等方法。

随后通过摩擦磨损试验和磨耗试验评估了这些涂层的耐磨性能。

Results：所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层均具有较好的耐磨性能，其中热喷涂合成涂层的耐磨性能优于等离子喷涂合成涂层。

在高温、高压、高速等恶劣环境下，涂层仍然能够保持较高的稳定性和可靠性。

研究表明，所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层在工业领域有广泛的应用前景。

Conclusion：本文研究了一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层的耐磨特性，通过热喷涂和等离子喷涂技术制备了不同类型的复合涂层，并采用摩擦磨损试验和磨耗试验评估了它们的耐磨性能。

结果表明，所制备的复合涂层具有优异的耐磨性能，在高温、高压、高速等恶劣环境下具有较高的稳定性和可靠性，可以广泛应用于各种工业领域。

进一步分析发现，所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层具有较高的硬度和耐磨性能，这是由于合成涂层中的碳化铬颗粒可以形成刚性的结构，在摩擦和磨损过程中，有效防止了材料表面的塑性变形和剥蚀。

等离子喷涂镍基可磨耗封严涂层抗腐蚀及耐磨性能分析

等离子喷涂镍基可磨耗封严涂层抗腐蚀及耐磨性能分析于方丽;白宇;吴秀英;王海军;吴九汇【摘要】High-efficiency supersonic atmospheric plasma spraying was used to fabricate Ni-C and NiCrAl-BN abradable seal coatings. The erosion wear, corrosion resistance and wear resistance of plasma-sprayed coatings were comparatively studied.Experimental results showed that the libricating phases were homogeneously distributed in the as-sprayed coatings while their average size of the coating was much fine compared with Ni-C coating, and the former also showed higher surface hardness than the latter. Meanwhile, it was found that the erosive mass loss increased with the increase of impingement angle from 30° to 90° and the relative erosion rate of NiCrAl-BN coating was only a half of that of Ni-C coating. Due to the formation of corrosion product around the flake graphite, the corrosion resistance of NiCrAl-BN coating was better than Ni-C coating in dilute hydrochloric acid (1vol%). However, the hydrochloric acid could permeate the NiCrAl-BN coating through the pores, which resulted in the localized corrosion of metal phases. In addition, we also observed that the friction coefficient of NiCrAl-BN coating significantly decreased from room temperature to 400℃ owing to the formation of large-scale self-lubricating film that resulted from the improvement of plasticity and fluidity of BN.%采用高效能超音速等离子喷涂沉积Ni-C及NiCrAl-BN可磨耗封严涂层，对比研究两种涂层的抗冲蚀磨损、耐腐蚀及摩擦磨损性能。

不锈钢等离子熔覆镍基复合涂层的组织与性能

采用自制的等离子设备进行熔覆处理。优化后的工艺参数为：工作电流１３０Ａ，扫描速度１２０ｍｍ／ｍｉｎ，
收稿日期：２０１６－０９－２２基金项目：河南省科技发展计划项目（１２２１０２２１０５０４）；郑州市科技攻关项目（１３１ＰＰＴＧＧ４１６－２）作者简介：孙晓东（１９８８－），男，河南商丘人，硕士生，主要研究方向为金属材料及表面工程。
第６期
材料３０４不锈钢Ｎｉ６０合金粉末
孙晓东，等：不锈钢等离子熔覆镍基复合涂层的组织与性能
Ｃ ≤ ０．０８
０．５
表１３０４不锈钢和Ｎｉ６０合金粉末的化学成分
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｃｒ
≤ １．００
≤ ２．００
１８．０～２０．０
３０４（０Ｃｒ１８Ｎｉ９）不锈钢作为一种典型的奥氏体不锈
钢，其应用范围非常广泛，但随着工业生产的发展，仅仅具有耐蚀性能已无法满足一些重要零部件的综搅拌器叶轮工作介质为石膏浆液以及高含量的氯离子，对叶轮的耐磨耐蚀性能以及可靠性要求很高。本文利用等离子熔覆技术，在３０４不锈钢基体上熔覆添加ＷＣ的镍基合金粉末，制备ＷＣ／Ｎｉ基复合涂层，旨在获得耐磨耐蚀的表面涂层，以达到叶轮所需的综合机械性能要求。
孙晓东１，彭竹琴１，李俊魁１，王治朝２，吴启鹏２
（１．中原工学院；２．中建七局建筑工程装饰有限公司，郑州４５０００７）
摘要：利用等离子熔覆技术，在３０４不锈钢基体上制备了添加ＷＣ颗粒的镍基复合涂层。借助ＳＥＭ、ＥＤＳ、ＸＲＤ分析了涂层的组织，采用显微硬度计、Ｍ－２００磨损试验机和电化学工作站分别测试了涂层的硬度和耐磨、耐蚀性能。实验结果表明，涂层呈枝晶生长特征，组织均匀细小，主要由 γ－（Ｎｉ，Ｆｅ）固溶体、Ｃｒ２３Ｃ６、ＣｒＳｉ２、ＷＣ和Ｍ６Ｃ组成。涂层的显微硬度可达４２０～５３０ＨＶ０．３，与基体相比，涂层磨损性能提高４倍以上；在３．５％ＮａＣｌ介质中涂层耐蚀性优于３０４不锈钢。关键词：等离子熔覆；显微组织；耐磨性；耐蚀性中图分类号：ＴＧ１７８文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６９０６．２０１６．０６．０１２

等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究

等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究发布时间：2023-06-02T03:49:23.873Z 来源：《科技潮》2023年8期作者：虞扬[导读] 熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。

目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。

河北省邯郸市永年区海翔机械厂 057150摘要：利用等离子表面熔覆工艺，在钢基表面获得了与基体呈冶金结合的镍基合金涂层、镍基+镍包碳化钨等涂层。

利用光学电镜、扫描电镜以及能谱分析了上述涂层的组织及成分；采用维氏硬度计测定了涂层的维氏硬度；并比较了上述几种涂层的磨损性能。

关键词：等离子熔覆；镍基合金；组织与性能；镍包碳化钨；等离子熔覆技术是以等离子弧为热源，采用同步送粉方式，在基体材料表面获得一层均匀致密、结合牢固的特殊保护涂层，实现涂层与金属基体的冶金结合，具有表面冶金层厚、呈冶金结合、成分可调范围大、不需要前处理、效率高、成本低、冶金层质量好等优点，适合于处理一些既耐冲击又需要耐磨耐腐蚀的金属零件，是一种极有发展前途的金属表面改性处理新技术。

本文利用等离子熔覆技术，在钢基表面等离子冶金镍基合金粉末以及镍基+镍包碳化钨，得到与基体呈冶金结合状态的表面冶金涂层，并对上述涂层进行组织、性能分析。

1熔覆层材料熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。

目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。

在冲击和磨粒磨损严重的工况条件下，自熔合金已不能满足使用要求，于是研究者采取在自熔性合金粉末中添加陶瓷材料，制备以陶瓷颗粒为增强相的金属基复合熔覆层及梯度涂层。

利用等离子弧的高温，通过熔覆材料中各元素或化合物之间的化学反应形成陶瓷增强相，可以获得“原位合成”陶瓷材料增强的金属熔覆层。

Fe基合金粉末综合性能良好、价格低廉，并且铁基熔覆层与大多数成形工件基体成分接近，具有良好的结合性。

熔覆层的组织由平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶、共晶体、大块碳、硼化合物等组成，等离子熔覆层的主要相为M23C6、Fe2B、γ-Fe（Me）等，熔覆层的显微硬度是基体硬度的3~4倍。

等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦学特性

等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层的摩擦学特性的报告，600字
等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦学特性报告
等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层（C-NiCr）是由碳化钨、碳化铬
和镍铬元素调节配合而成的多层结构，常用于许多高强度涂层材料中。

等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层具有极佳的硬度、抗冲
击性和耐蚀性。

因此，其在很多工业应用中受到了广泛的应用，比如汽车零件、电气部件等。

随着工业技术的发展，对等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层材料的摩擦学性能也有了更深入的研究。

等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦学特性取决于基体表面的
粗糙度、涂层厚度、摩擦系数以及表面组分等等。

通常，等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层具有较低的摩擦系数，尤其是对于乳
液状腐蚀性液体，具有比其他材料抗腐蚀性更强的优势。

研究发现，当等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦系数大于0.3时，表明这种涂层在特定的条件下具有良好的抗腐蚀性能，能够抵抗干湿环境中的腐蚀。

另外，等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的
涂饰表面也比一般金属材料更加光滑，可以减少摩擦力和摩擦系数，提高结构的耐磨性能。

此外，一些研究发现，等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层的摩擦特
性也取决于表面组分以及涂层厚度。

一方面，随着碳化钨的含量的升高，涂层的摩擦系数会相应的降低；另一方面，随着涂层厚度的增加，涂层的摩擦系数也会相应的增大。

综上所述，等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层具有优良的摩擦学特性，其受到基体表面粗糙度、涂层厚度、摩擦系数以及表面组
分等因素的影响。

因此，在应用等离子喷涂碳化铬-镍铬涂层时，要根据涂层的工作环境确定具体的参数，以确保涂层的性能。

等离子熔覆石墨烯增强镍基碳化物复合涂层研究

专题研究
等离子熔覆石墨烯増强+基碳化物复合涂层研究
王大力！，潘庆亮2,毛志成！，张作凡!，王永东！
（1.黑龙江科技大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150022；2.广州黄船海洋工程有限公司，广东广州511462）
摘要：利用等离子熔覆技术以石墨烯、C粉、*粉、N+0A粉为原料在35CrMnSi钢基材表面原位合成复合涂层，应用SEM, XRD对涂层的微观组织和物相进行分析，并测试了涂层的显微硬度#结果表明：复合涂层与基体界面无气孔、无裂纹，呈冶金结合;复合涂层组织由*C，!-Ni和C/C（组成#石墨烯的加入，使复合涂层的组织得到细化，而显微硬度也发生明显变化# 3%石墨烯的复合涂层组织最细，接近等轴晶，颗粒密度最大,涂层的显微硬度达到HV 690#石墨烯的加入提高了复合涂层的性能。
了 cracks, and it was metallurgicoi, the composite coating consists of TiC, -Ni and CeC^ The addition of ge-
phene, the microstrncture of the composite coating is refined, and the microhardnes is significontiy incaased. The composite coating of 3% graphene has the finesi stmeture, closs te equiaxed grains, and has the highesi particie density, and the microhardnes of the coating reaches HV 690. The addition of graphene improves the performanco of Wc composite coating.

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显微硬度计测试喷焊层截面从基材到喷焊层的硬度 ;用 MM200快速磨损试验机对喷焊层进行摩擦磨损试验 , 外加载荷 F = 15 kg, 转速 n = 600 r/m in,线速度 v = 1. 2 m / s,试验时间为 1 h,润滑剂为煤油 ,对磨材料为 45 钢 ,淬火后表面硬度为 HRC55.
随着现代工业的不断发展 ,对模具的要求越来越高 ,除了高精度以外 ,还有高效率、高寿命等.
优质的模具材料可以在满足要求的同时 ,大幅度降低加工成本. 但近年来由于原材料的供应短缺 ,
3 收稿日期 : 2009 - 06 - 11
基金项目 :重庆市教育委员会科学技术研究项目 ( KJ080627). 作者简介 :龙军峰 (1979—) ,男 ,湖南株洲人 ,硕士研究生 ,助理研究员 ,主要从事模具设计及表面处理方面的
1 实验材料及方法
用 80% ～83%的镍基自熔合金粉与 12% ～ 15%的碳化钨粉及少量添加剂制成混合粉料 ,其化学成分见表 1. 采用 PQ 21SA1JA 型喷枪进行等离子喷焊 ,等离子弧电压为 45 ～50V ,等离子弧电流为 430 ～450A ,离子气和送粉气采用工业纯氩气 ,离子气流量为 45 L /m in, 送粉气流量为 2. 5 L /m in,枪距 75～80 mm ,喷枪移动速度为 40 mm / s. 喷涂前对 45钢基体表面进行去脂和喷砂处理 , 涂层厚度约为 400um.
(1. 重庆大学材料科学与工程学院 ,重庆 400045; 2. 重庆理工大学 a. 材料科学与工程学院 ; b. 汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室 ,重庆 400050)
摘要 :采用等离子喷焊技术 ,在 45钢表面制备了镍基合金碳化钨复合涂层 ,并对喷焊层的
微观结构、显微硬度及耐磨性进行研究. 结果表明 :喷焊层与基体之间的结合紧密 ,形成良好的冶
48
重庆工学院学报
2. 2 喷焊层与基体的结合为了检测喷焊层与基体的结合力 ,对喷焊试
样进行了热震试验 ,结果见表 2. 由表 2 可知 ,经 700 ℃的热震实验 ,喷焊层仍致密 ,具有良好的耐热性 ,且与基体形成良好的结合 ;经 800 ℃的热震后 ,喷焊层内部出现裂纹 ,与基体的交界处也由少量裂纹产生 ,见图 4.
金结合 ,界面处出现细晶粒区. 45钢经喷焊后具有明显优于普通碳钢的高硬度及耐磨性能 ,可用
于代替高合金热作模具钢.
关键词 :等离子喷焊 ;镍基合金 ;冶金结合 ;显微硬度 ;耐磨性
中图分类号 : TG174. 4 文献标识码 : A
文章编号 : 1671 - 0924 (2009) 10 - 0046 - 04
表 1 粉末原料的化学成分
名称 N i基合金
碳化钨
成分 / ( % )
粒度 /目
Si: 3. 5～4. 5, B: 2. 8～3. 6, 140～320
Cr: 12～16. 5, Fe≤14, N i:余量
W C: 70～90, N i: 10～30
150
采用 JSM - 6460LV 扫描电子显微镜对喷焊层的组织、形貌及成分进行分析 ;用电热炉加热喷焊试样 ,从 400 ℃开始 ,每升高 100 ℃保温 10 m in, 水冷 ,以涂层与基体是否剥离为评定依据 ,进行热震试验以检测喷焊试样的结合力 ;用 HVS - 100型
3 结论
1) 等离子喷焊镍基合金碳化钨复合涂层 ,喷焊层与基体之间的结合紧密 ,形成良好的冶金结合 ,界面处出现细晶粒区. 喷焊层中 WC 分布不均匀 ,存在未溶解不规则的白亮块状组织 W C. 经
[ 1 ] 赵剑波 ,崔洪芝 ,孙海洋 ,等. 模具表面等离子处理的研究 [ J ]. 模具制造 , 2005 (9) : 49 - 51.
2 结果与分析
2. 1 喷焊层的形貌及成分分析结合镍基碳化钨喷焊层表面扫描及能谱图进
行分析 ,发现喷焊层中 WC分布不均匀 ,存在未溶解不规则的白亮块状组织 WC, 见图 1 中的 Spectrum1,其能谱成分为 : w (W ) 90. 80% , w ( C ) 7. 52% ,另有部分 WC 与周围合金中的元素发生反应 ,形成块状的多元复相化合物 , 见图 1 中的 Spectrum2,其能谱成分为 : w (Cr) 17. 66% , w ( Fe) 4. 10% , w ( N i) 31. 46% , w (W ) 42. 61%. 此外由于喷焊层中残留气体上浮速度小于液态合金的结晶速度 ,来不及逸出 ,使得喷焊层中有少量气孔存在.
Automobile Parts, M inistry of Education, Chongqing University of Technology, Chongqing 400050, China)
Abstract: The N i2based alloy2WC composite coatings are sp rayed on the surface of 45 steel by p lasma sp ray welding. The analyses on m icrostructure, m icrohardness and wear resistance of the coatings are carried out. The results show that m etallurgical bonding form s between the coatings and the substrate, and the refined crystal grains are obtained at the interface. The hardness and wear resistance of 45 steel after p lasm a sp ray welding are obviously better than that of p lain carbon steels, which could becom e a substitute for high2alloy hot work die steel. Key words: p lasma sp ray welding; N i2based alloy; metallurgical bonding; m icrohardness; wear re sistance
[ 5 ] 张叶成 ,孙健 ,王东亚 ,等. 堆焊与喷焊修复模具的效果对比研究 [ J ]. 东方模具 , 2008, 12: 60 - 62.
表 2 喷焊试样热震试验结果
加热温度 / ( ℃) 400 ±10 500 ±10 600 ±10 700 ±10 800 ±10
试样未变化未变化未变化表面微黄 , 出现
情况
结合良好裂纹
2. 3 喷焊层显微硬度分布用 HVS - 100型显微硬度计对喷焊试样进行
显微硬度检测 ,结果见图 5. 由图 5可知 ,从基体到喷焊层的显微硬度总体呈上升分布趋势 ,在基体与喷焊层的界面处 ,由于基体与喷焊层的元素相互扩散 ,其显微硬度明显高于基体且低于喷焊层 , 处于中间值. 喷焊层的显微硬度较高 , 可达 HV800,究其原因在于合金元素 Cr等一方面溶解进入固溶体起到强化作用 ,同时 B , Si与合金元素生成的 C rB , N i3 B , N i3 Si等硬质相弥散在固溶体中起到了第二相强化作用 ,尤其碳化钨的加入 ,显著增加了第二相的强化作用 [ 6 ] .
第
23卷
第
10期
Vol. 23 No. 10
重庆工学院学报 (自然科学 ) Journal of Chongqing Institute of Technology (Natural Science)
2009年 10月 Oct. 2009
等离子喷焊镍基合金碳化钨复合涂层 3
龙军峰 1, 2a ,孙智富 2b ,叶靖 2a ,邢飞 2a ,黄永顺 2a ,陶宁 2a
2. 4 喷焊层的耐磨性
用 MM200 环块磨损试验机对喷焊试样和 45 钢淬火试样进行耐磨性试验 ,测试结果为 :喷焊试样的磨损体积为 0. 132 mm3 , 45 钢淬火试样的磨损体积为 0. 387 mm3. 由此可见 , 45钢表面喷焊镍基碳化钨复合涂层后 ,其耐磨性得到明显提高 ,是 45钢淬火的 2. 93倍.
[ 2 ] 许雪 ,赵程. 等离子弧热喷焊技术的发展与现状 [ J ]. 冶金丛刊 , 2006 (3) : 44 - 46.
[ 3 ] 斯松华 ,袁晓敏 ,何宜柱. 等离子弧喷焊镍基合金层组织及耐磨性试验研究 [ J ]. 焊接技术 , 2002, 31 (3) : 13 - 14.
[ 4 ] 詹长书. 热喷焊技术工艺设计及其应用 [ J ]. 森林工程 , 2003, 19 (3) : 39 - 40.
研究.
龙军峰 ,等 :等离子喷焊镍基合金碳化钨复合涂层
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模具钢的价格大涨. 因此 ,在合理选材的基础上 , 比较理想的方法便是对普通材料进行表面改性 [1 ]. 等离子弧热喷焊技术是 20 世纪 60 年代出现的一种进行表面防护和强化的热喷焊技术 ,利用等离子弧在普通材料表面喷焊高性能合金层 , 具有合金材料消耗少、可喷焊各种合金粉末材料、成本低、生产效率高、易于实现自动化等许多优点 ,因而在机械、冶金、电力等诸多领域应用也越来越广泛 ,并取得显著的经济效益 [ 2～3 ]. 而镍基合金粉末价格适中 ,熔点低 ,自熔成渣性及喷焊工艺性好 ,涂层具有良好的耐腐蚀、耐磨和耐热性 [ 4 ]. 本课题中采用等离子弧热喷焊技术在成本低廉的普通 45钢基体表面制备镍基合金碳化钨复合涂层 ,使其具有高硬度以及良好的耐热、耐磨损等性能 ,可用于制造部分摆动碾压模具和一般热挤压模具 ,以代替高合金热作模具钢.