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          用超音速噴涂法制備碳化鎢基涂

          2021-12-07 09:44:42

          超音速火焰噴涂是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。它以氫、乙炔、丙烯、煤油為燃料,以氧氣為助燃劑,在燃燒室或特殊噴嘴中燃燒,產生2100m/s以上的超音速火焰,同時將粉末送入火焰中,產生熔化或半熔化顆粒,高速沖擊沉積在基體表面形成涂層。超音速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。該技術已廣泛應用于航空、冶金、紡織機械、汽車、鐵路等領域,代表了現代熱噴涂技術的發展方向。超音速火焰噴涂技術不僅帶來了社會效益,而且具有經濟效益。

          超音速噴涂

          經報道,采用超音速噴涂法在45#鋼表面制備碳化鎢基涂層,取得了良好的效果。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,粉末松裝密度相近,單顆粉末呈疏松結構;粉末物相均為WC和Co相。涂層樣品的基材料為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。


          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,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,即噴涂時火焰溫度控制一致;此外,采用新型噴槍和冷卻系統降低了脫碳程度。

          涂層脫碳程度低的主要原因有:

          (1) 粉末中沒有相;

          (2) 本實驗的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,噴涂過程中壓縮空氣冷卻,使涂層受熱程度低。


          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??;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。

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