一种新型耐磨涂层的组织和性能研究
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第 ４卷
第 ２期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖ ｏ ４， ． １． Ｎｏ ２
２０１０ 年 ６ 月
Ｍ ＡＴ ＥＲ Ｉ ＡＬＳ ＲＥＳＥＡ ＲＣＨ ＮＤ ＰＰＬＩ Ａ Ａ ＣＡ ＴＩ ＯＮ
Ｊ ｎ．２０ １０ ｕ
文章 编 号 ： ６ ３ ９ ８ （ ０ Ｏ Ｏ 一 １ ＯＯ １ ７ － ９ １ ２ ｌ ） ２Ｏ １ — ５
表 ２ Ｈ Ｏ Ｖ Ｆ喷涂 工 艺 参 数
Ｔ ｂ ｅ ２ Ｔｈ ｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ Ｖ ａ ｌ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇｃ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｆＨ ＯＦ
娼
０ ４ ３ ５ 内部报告 显示［ ， 种新 型 涂层 的制 备方 ２３３ 和 ３这 ］
参 数
１Ｃ ４ ｒ Ｓ ７ ７ ０ ｏ Ｃ 和 ＨＳ １０混 合 粉 末 制 备 涂 层 可 以减 少 涂 层 沉 积 时 问和 生 产 成 本 ． 关键 词 ： －０ ｏ Ｃ ； 米 不 锈 钢 粉 末 ｌ 磨 性 能 ；超 音速 火 焰 喷 涂 ＷＣ １Ｃ ４ ｒ 纳 耐
中 图分 类 号 ： Ｇ１ ４ ４ Ｔ ７．４ 文献 标 识 码 ： Ａ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 混 合粉末 形貌 ． 表 １列 出 的 ４种粉 末 的显 微形 貌 如 图 １ 示 ． 所 由图 １ａ 可看 出， （） １号 粉 末 是采 用 典 型 的团聚 烧结 法制 备 的粉 末 ， 球形 度 好 ， 动性 好 ， 流 非常适 合 于超 音速 火焰喷 涂 ， 能有 效 减 少送 粉 不 均匀 或堵 塞 情况 的发 生 ； 粒度 分 布较 均 匀 ， 细粉 较 少 ， 有利 于制 备高
要 ： ＷＣ １Ｃ ４ ｒ 纳 米 不 锈 钢 粉 末 及其 混 合 粉 末 为 原 料 ， 用 ＨＶ 以 －０ ｏ Ｃ 和 利 ＯＦ超 音 速 火 焰 喷 涂 工 艺 制
备 了 四种 涂 层 ， 涂 层 的显 微 组 织 、 度 、 对 硬 耐磨 性 能 以及涂 层 的沉 积 效 率 和 生 产 成 本 进 行 了研 究 ． 果 表 结 明 ； 加入 Ｓ ７７ 当 ＨＳ １ ０质 量 分 数 为 １ 和 ３ 时 ， 层 的 致 密 度 提 高 ， 度 降 低 ＨＶ１０ １０ 而 加 入 ５ ５ 涂 硬 ０ ～ ５． ３ Ｓ ７ ７ 涂 层 的耐 磨 性 略 有 降 低 ， 入 １ Ｓ ７ ７ ５ ＨＳ １０时 加 ５ ＨＳ １０时 涂 层 的 耐 磨 性 变 化 不 大 ． 用 ｗＣ 使 ＿
此技术制备 的涂 层 结 合强 度 高 、 度 大 、 密 均匀 性 好 ，
已成为制 备耐磨 涂 层 的首 选 方 案［ ． 用 超音 速 火 １ 利 ］
焰喷涂 （ ＨＶＯＦ或 ＨＶＡＦ 的碳 化 钨涂层 ， ） 具有较 高 的硬度 和 良好 的耐 磨性 ， 已成 为 广 泛应 用 的 耐磨 涂 层之一［ ． ２ 由于碳化 钨粉末 价格 高 ， ］ 导致 生 产成本 相 应提高． 近 ， 最 国外 出现 了一种 能提 高碳化 钨涂层 性 能， 同时又可降低其成本 的方法． 根据专 利 Ｕ ０ ７ Ｓ ２０ ／
喷 距 ／ ｍ ａ ｒ
喷 枪 横 向 移 动速 度 ／ ｍｍ ・ ） （ Ｓ
１机 械 混 合 ２ ） ４ｈ制 得 喷 涂 粉 末． 层 制 备 采 用 涂 ＨＶ Ｆ超音 速火焰 喷涂 工艺 ， Ｏ 所用设 备 为德 国 ＧＴ Ｖ 公 司的超音速火焰喷涂 系统 ． 喷涂参数列于表 ２ ．
试样 的基 体材 料 为 ３ ４不 锈 钢． ０ 试样 表 面 经 丙 酮 除油处理后 ， 再用 １ ０号 白刚 玉砂 在 ０ ３ ～Ｏ ３ ２ ．Ｏ ．５
ＭＰ 压力下 进行 喷砂处 理． ａ 喷砂 处 理后 的表 面粗 糙 度 为 Ｒ ～３ｔ ａ２ ｍ． ｕ 采用 Ｌ ｉ Ｍ Ｍ 金相 显微 镜 和 Ｊ Ｍ ９ ０ ｅｃ Ｄ ＤＲ ａ Ｓ ５ １
喷 嘴
１ 实 验 方 法
以 ｌ ～３ ｍ －０ ｏ Ｃ 粉 末 和 １ ～ ４ ｍ Ｏ ８ ＷＣ １Ｃ ４ ｒ ５ ５ 纳米不锈钢 （ ＨＳ １Ｏ 粉 末 为 原 料 ， 一 定 比例 （ Ｓ ７７） 按 表
送 粉 氮 气 流 量 ／ Ｌ・ ｎ ） （ ｍｉ
送 粉盘 转 速 ／ ｒ・ｍｉ ） （ ｎ
一
种 新 型 耐磨 涂 层 的 组 织 和 性 能 研 究
赵 利 ，张 鸿 ，洪瑞 江。 ，宋进 兵 ，李福 海 ，况 敏
（． Байду номын сангаас中南 大 学 ， 南 长 沙 湖
摘
４ ０ ８ ； ． 州 有 色 金 属研 究 院 ， 东 广 州 ５ ０ ５ ； ． １０ ３ ２ 广 广 １６ ０ ３ 中山 大 学 ， 东 广 州 ５０ ７ ） 广 １ ２５
超音 速火焰 喷涂 技术 是 上 世 纪 ８ Ｏ年代 研 发 的
表 １ 粉 末 的 组成
Ｔａ ｅ １ Ｃｏｍ ｐ ｓｉｉ ｆｐ ｗｄｅ ｂｌ ｏ ｔ ｏｎ ｏ ｏ ｒ
热喷涂 方法 ， 由于其 火焰 温 度 低 、 速率 高 ， 喷涂 金 在
属、 陶瓷粉末 过程 中能有 效抑制 化合 物的分 解． 用 利
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ —９ ２ １ － ４ １
移 动 间 距 ／ ｍ ａ ｒ
喷 涂 遍 数
作 者简 介 ： 利 （９ ７ ） 女 ， 赵 １７ 一 ， 陕西 西 安 人 ， 程 师 ， 士 工 学
第 ４卷
第 ２期
赵 利 ， ： 种 新 型 耐磨 涂 层 的 组 织 和性 能 研究 等 一
煤 油 流 量 ／ Ｌ・ ｎ ） （ ｍｉ
参 数 值
法是在碳化钨粉末 中添加非 晶或 纳米 晶合 金粉末 ， 利
用非 晶和纳米 晶合金 价 格低 、 耐磨 性好 的特点 ， 提高
氧 气 流 量 ／ Ｌ・ ｉ ） （ ｒｎ ａ
燃 烧 室 压 力／ ａ ＭＰ
涂层 的耐蚀性和韧性 ， 并降低涂层 的制备成本．
第 ２期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖ ｏ ４， ． １． Ｎｏ ２
２０１０ 年 ６ 月
Ｍ ＡＴ ＥＲ Ｉ ＡＬＳ ＲＥＳＥＡ ＲＣＨ ＮＤ ＰＰＬＩ Ａ Ａ ＣＡ ＴＩ ＯＮ
Ｊ ｎ．２０ １０ ｕ
文章 编 号 ： ６ ３ ９ ８ （ ０ Ｏ Ｏ 一 １ ＯＯ １ ７ － ９ １ ２ ｌ ） ２Ｏ １ — ５
表 ２ Ｈ Ｏ Ｖ Ｆ喷涂 工 艺 参 数
Ｔ ｂ ｅ ２ Ｔｈ ｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ Ｖ ａ ｌ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇｃ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｆＨ ＯＦ
娼
０ ４ ３ ５ 内部报告 显示［ ， 种新 型 涂层 的制 备方 ２３３ 和 ３这 ］
参 数
１Ｃ ４ ｒ Ｓ ７ ７ ０ ｏ Ｃ 和 ＨＳ １０混 合 粉 末 制 备 涂 层 可 以减 少 涂 层 沉 积 时 问和 生 产 成 本 ． 关键 词 ： －０ ｏ Ｃ ； 米 不 锈 钢 粉 末 ｌ 磨 性 能 ；超 音速 火 焰 喷 涂 ＷＣ １Ｃ ４ ｒ 纳 耐
中 图分 类 号 ： Ｇ１ ４ ４ Ｔ ７．４ 文献 标 识 码 ： Ａ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 混 合粉末 形貌 ． 表 １列 出 的 ４种粉 末 的显 微形 貌 如 图 １ 示 ． 所 由图 １ａ 可看 出， （） １号 粉 末 是采 用 典 型 的团聚 烧结 法制 备 的粉 末 ， 球形 度 好 ， 动性 好 ， 流 非常适 合 于超 音速 火焰喷 涂 ， 能有 效 减 少送 粉 不 均匀 或堵 塞 情况 的发 生 ； 粒度 分 布较 均 匀 ， 细粉 较 少 ， 有利 于制 备高
要 ： ＷＣ １Ｃ ４ ｒ 纳 米 不 锈 钢 粉 末 及其 混 合 粉 末 为 原 料 ， 用 ＨＶ 以 －０ ｏ Ｃ 和 利 ＯＦ超 音 速 火 焰 喷 涂 工 艺 制
备 了 四种 涂 层 ， 涂 层 的显 微 组 织 、 度 、 对 硬 耐磨 性 能 以及涂 层 的沉 积 效 率 和 生 产 成 本 进 行 了研 究 ． 果 表 结 明 ； 加入 Ｓ ７７ 当 ＨＳ １ ０质 量 分 数 为 １ 和 ３ 时 ， 层 的 致 密 度 提 高 ， 度 降 低 ＨＶ１０ １０ 而 加 入 ５ ５ 涂 硬 ０ ～ ５． ３ Ｓ ７ ７ 涂 层 的耐 磨 性 略 有 降 低 ， 入 １ Ｓ ７ ７ ５ ＨＳ １０时 加 ５ ＨＳ １０时 涂 层 的 耐 磨 性 变 化 不 大 ． 用 ｗＣ 使 ＿
此技术制备 的涂 层 结 合强 度 高 、 度 大 、 密 均匀 性 好 ，
已成为制 备耐磨 涂 层 的首 选 方 案［ ． 用 超音 速 火 １ 利 ］
焰喷涂 （ ＨＶＯＦ或 ＨＶＡＦ 的碳 化 钨涂层 ， ） 具有较 高 的硬度 和 良好 的耐 磨性 ， 已成 为 广 泛应 用 的 耐磨 涂 层之一［ ． ２ 由于碳化 钨粉末 价格 高 ， ］ 导致 生 产成本 相 应提高． 近 ， 最 国外 出现 了一种 能提 高碳化 钨涂层 性 能， 同时又可降低其成本 的方法． 根据专 利 Ｕ ０ ７ Ｓ ２０ ／
喷 距 ／ ｍ ａ ｒ
喷 枪 横 向 移 动速 度 ／ ｍｍ ・ ） （ Ｓ
１机 械 混 合 ２ ） ４ｈ制 得 喷 涂 粉 末． 层 制 备 采 用 涂 ＨＶ Ｆ超音 速火焰 喷涂 工艺 ， Ｏ 所用设 备 为德 国 ＧＴ Ｖ 公 司的超音速火焰喷涂 系统 ． 喷涂参数列于表 ２ ．
试样 的基 体材 料 为 ３ ４不 锈 钢． ０ 试样 表 面 经 丙 酮 除油处理后 ， 再用 １ ０号 白刚 玉砂 在 ０ ３ ～Ｏ ３ ２ ．Ｏ ．５
ＭＰ 压力下 进行 喷砂处 理． ａ 喷砂 处 理后 的表 面粗 糙 度 为 Ｒ ～３ｔ ａ２ ｍ． ｕ 采用 Ｌ ｉ Ｍ Ｍ 金相 显微 镜 和 Ｊ Ｍ ９ ０ ｅｃ Ｄ ＤＲ ａ Ｓ ５ １
喷 嘴
１ 实 验 方 法
以 ｌ ～３ ｍ －０ ｏ Ｃ 粉 末 和 １ ～ ４ ｍ Ｏ ８ ＷＣ １Ｃ ４ ｒ ５ ５ 纳米不锈钢 （ ＨＳ １Ｏ 粉 末 为 原 料 ， 一 定 比例 （ Ｓ ７７） 按 表
送 粉 氮 气 流 量 ／ Ｌ・ ｎ ） （ ｍｉ
送 粉盘 转 速 ／ ｒ・ｍｉ ） （ ｎ
一
种 新 型 耐磨 涂 层 的 组 织 和 性 能 研 究
赵 利 ，张 鸿 ，洪瑞 江。 ，宋进 兵 ，李福 海 ，况 敏
（． Байду номын сангаас中南 大 学 ， 南 长 沙 湖
摘
４ ０ ８ ； ． 州 有 色 金 属研 究 院 ， 东 广 州 ５ ０ ５ ； ． １０ ３ ２ 广 广 １６ ０ ３ 中山 大 学 ， 东 广 州 ５０ ７ ） 广 １ ２５
超音 速火焰 喷涂 技术 是 上 世 纪 ８ Ｏ年代 研 发 的
表 １ 粉 末 的 组成
Ｔａ ｅ １ Ｃｏｍ ｐ ｓｉｉ ｆｐ ｗｄｅ ｂｌ ｏ ｔ ｏｎ ｏ ｏ ｒ
热喷涂 方法 ， 由于其 火焰 温 度 低 、 速率 高 ， 喷涂 金 在
属、 陶瓷粉末 过程 中能有 效抑制 化合 物的分 解． 用 利
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ —９ ２ １ － ４ １
移 动 间 距 ／ ｍ ａ ｒ
喷 涂 遍 数
作 者简 介 ： 利 （９ ７ ） 女 ， 赵 １７ 一 ， 陕西 西 安 人 ， 程 师 ， 士 工 学
第 ４卷
第 ２期
赵 利 ， ： 种 新 型 耐磨 涂 层 的 组 织 和性 能 研究 等 一
煤 油 流 量 ／ Ｌ・ ｎ ） （ ｍｉ
参 数 值
法是在碳化钨粉末 中添加非 晶或 纳米 晶合 金粉末 ， 利
用非 晶和纳米 晶合金 价 格低 、 耐磨 性好 的特点 ， 提高
氧 气 流 量 ／ Ｌ・ ｉ ） （ ｒｎ ａ
燃 烧 室 压 力／ ａ ＭＰ
涂层 的耐蚀性和韧性 ， 并降低涂层 的制备成本．