超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

调研报告：等离子热喷涂与超音速火焰喷涂的区别、优缺点及成本对比一、工艺原理1. 等离子热喷涂：等离子热喷涂是一种通过将喷涂材料加热到熔融状态，然后以高速喷射到工件表面形成涂层的工艺。

等离子体作为一种高温热源，能够将涂料加热至熔融状态，使其在被喷涂时具有较高的流动性。

2. 超音速火焰喷涂：超音速火焰喷涂是一种利用高温燃气和高速喷射技术将喷涂材料喷射到工件表面的工艺。

该工艺使用燃气燃烧产生的高温高速气流将涂料加热并加速，使其以极高的速度喷射到工件表面。

二、涂料特性1. 等离子热喷涂：等离子热喷涂的涂料种类较多，包括金属、合金、陶瓷等材料。

由于等离子体的高温特性，能够保证涂料在熔融状态下的流动性，因此适用于喷涂较厚的涂层。

2. 超音速火焰喷涂：超音速火焰喷涂的涂料种类包括金属、非金属陶瓷等材料。

由于高速喷射的特性，适用于喷涂较薄的涂层。

三、涂层性能1. 等离子热喷涂：等离子热喷涂形成的涂层具有较高的结合强度、硬度和耐磨性。

同时，由于涂料在熔融状态下流动性较好，能够形成较致密的涂层结构。

2. 超音速火焰喷涂：超音速火焰喷涂形成的涂层具有较高的结合强度和硬度。

由于高速喷射的特性，形成的涂层具有较小的孔隙率，具有较好的防腐蚀性能。

四、优缺点1. 等离子热喷涂：优点：形成的涂层结合强度高、硬度较好；适用于喷涂较厚的涂层；可用于不同材料的喷涂。

缺点：设备成本较高；操作过程中需要消耗大量能源；高温下容易引起材料氧化。

2. 超音速火焰喷涂：优点：高速喷射形成的涂层结合强度高、防腐蚀性能好；设备成本相对较低；操作过程中能源消耗较少。

缺点：形成的涂层较薄，需多次喷涂才能达到预期效果；对于某些材料，易引起氧化和热损伤。

五、成本对比1. 等离子热喷涂：由于设备成本较高，操作过程中需要消耗大量能源，因此等离子热喷涂的成本相对较高。

2. 超音速火焰喷涂：设备成本相对较低，操作过程中能源消耗较少，因此超音速火焰喷涂的成本相对较低。

第7卷 第2期 热 喷 涂 技 术V ol.7, No.22015年6月 Thermal Spray Technology Jun., 2015干冰冲击在超音速火焰喷涂厚WC-Co 涂层中的应用Ｓ．Ｄｏｎｇ，Ｂ．Ｓｏｎｇ，Ｂ．Ｈａｎｓｚ，Ｈ．Ｌｉａｏ，Ｃ．Ｃｏｄｄｅｔ，Ｂｅｌｆｏｒｔ／Ｆｒａｎｃｅ摘要：超音速火焰喷涂过程中产生的残余应力会限制涂层的厚度。

在研究中，为了获得高质量WC-Co 厚涂层，在超音速火焰喷涂过程中采用了干冰冲击技术，这主要是由于干冰冲击对涂层产生了高效冷却和机械锤平。

本研究采用X 射线衍射，扫描电镜和能谱能对粉末和涂层得微观结构和相分布进行表征。

此外，本文对涂层的硬度、抗滑动摩擦等性能也进行了研究。

最后我们得出结论，干冰冲击能有效地细化晶粒尺寸，提高涂层硬度，致密度和抗滑动摩擦性能。

本研究采用超音速火焰喷涂和干冰冲击联合的工艺方法喷涂WC-Co 粉末，以提高冷却效率和喷涂过程中的类喷丸效应。

该方法也可以用来制备厚的WC-Co 涂层。

本文还研究了涂层的微观组织、相组成和摩擦磨损性能。

关键词：干冰冲击；超音速火焰喷涂；厚WC-Co 涂层中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1674-7127（2015）06-0011-07 DOI 10.3969/j.jssn.1674-7127.2015.02.011Application of Dry-ice Blasting in High Velocity Oxy-fuel Process for Deposition of Thick WC-Co CoatingZ.Dong ，B.Song ，B.Hansz ，H.Liao ，C.Coddet ，Belfort/FranceAbstract ：The residual stresses arising during High Velocity Oxy-Fuel(HVOF) thermal-spraying process usually limit the building up of thick coatings. In this work, dry-ice blasting was combined to HVOF process to deposit high quality thick WC-Co coatings, since it induces to efficient cooling and mechanical peening, etc. Several techniques, including X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy, were used to characterize the microstructures and phase distribution of the powders and coatings. In addition, mechanical properties such as hardness and sliding wear resistance were investigated. HVOF sprayed WC-Co coating using dry-ice blasting is characterized by compact construction, grain refinement, high hardness as well as outstanding sliding wear resistance.Keywords ：Dry-ice blasting ；High Velocity Oxy-fuel Process ；Thick WC-Co coating译者简介：曾瑞霖（1986-），湖南耒阳人，博士，工程师. Email ：zrl1708@WC-Co 涂层由于其出色的韧性和硬度被广泛应用于部件的耐磨防护。

高速火焰喷涂高速火焰喷涂国内习惯上称为超音速火焰喷涂，它的英文缩写为HVOF（High Velocity Oxygen Fuel的首写字母）。

高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是在上世纪八十年代初期，由美国Browning公司最先研制成功，并推出名为JET-KOTE的商用喷涂设备。

高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。

在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。

1．高速火焰喷涂原理高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高速焰流，喷涂材料送入高速射流中被加热、加速喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。

可使用乙炔、丙烷、丙烯、氢气等作为燃气，也可使用柴油或煤油等液体燃料。

煤油、氧气通过小孔进入燃烧室后混合，在燃烧室内稳定、均一地燃烧。

有监测器用来监控燃烧室内压力，以确保稳定燃烧，喷涂粉末的速度与燃烧室内压力成正比。

燃烧室的出口设计使高速气流急剧扩展加速，形成超音速区和低压区。

粉末在低压区域沿径向多点注入，粉末均一混合，在气流中加速喷出。

高速火焰喷涂焰流速度高达1500m/s-2000m/s，一般可观察到5-8个明显的马赫锥，粒子流速度高达300-650m/s。

2．设备构成高速火焰喷涂设备一般由喷枪、送粉器、控制系统、喷枪冷却系统、气体供应系统五部分构成。

目前我国在用的高速火焰喷涂设备绝大部分是进口的，使用最多的型号为：Sulzer Metco公司的DJ-2700和Praxair 公司的JP-5000，JP-5000 是原Hobart Tafa公司研制成功的，后该公司并入了Praxair公司。

超音速火焰喷涂WC-CoCr和WC-Ni涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为李佳荟;靳露露;师玮;洪晟;吴玉萍【摘要】利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等,分析了超音速火焰喷涂WC-CoCr和WC-Ni金属陶瓷涂层的物相组成和显微结构.通过电化学工作站测试了涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的动电位极化曲线和奈奎斯特阻抗谱,并与镀铬层进行了对比.结果表明:该涂层由WC硬质相和金属黏结相组成,组织均匀致密无分层,孔隙率低于1.5%;在NaCl溶液中的耐腐蚀性能从高到低依次为WC-CoCr 涂层、WC-Ni涂层、镀铬层;超音速喷涂涂层组织致密,Cl-难以穿透涂层,因此其耐腐蚀性能较高;添加少量的铬可以促使CoCr合金黏结相表面形成钝态膜,因而WC-CoCr涂层的耐腐蚀性能优于WC-Ni涂层的.%The phase composition and microstructure of high velocity oxygen fuel (HVOF) sprayed WC-CoCr and WC-Ni cermet coatings were analyzed by metallographic microscope, scanning electron microscope, X-ray diffractometer and so on.The potentiodynamic polarization curves and the Nyquist impedance spectra of the coatings in 3.5% (mass fraction) NaCl solution were measured by electrochemical workstation and compared with those of the chromium layer.The results show that: the coatings consisted of WC hard phase and metal binder phase, with a homogeneous and dense microstructure and porosity less than 1.5%;in NaCl solution, the corrosion resistance from high to low was that of WC-CoCr coating, WC-Ni coating, chromium layer;the structure of the HVOF coatings was dense, which prevented the coatings from Cl-, thus the corrosion resistance of the coatings was better;theaddition of a little chrome promoted the formation of a passive film on the surface of CoCr binder phase, thus the corrosion resistance of WC-CoCr coating was better than that of WC-Ni coating.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2017(053)003【总页数】7页(P151-156,160)【关键词】超音速火焰喷涂;金属陶瓷涂层;显微结构;耐腐蚀性能【作者】李佳荟;靳露露;师玮;洪晟;吴玉萍【作者单位】河海大学力学与材料学院, 南京 211100;河海大学力学与材料学院, 南京 211100;河海大学力学与材料学院, 南京 211100;河海大学力学与材料学院, 南京 211100;材料腐蚀与防护四川省重点实验室, 自贡 643000;河海大学力学与材料学院, 南京 211100【正文语种】中文【中图分类】TG174.44超音速火焰(High Velocity Oxygen Fuel，HVOF)喷涂技术采用燃气与氧气的燃烧作为热源，与等离子热源相比，具有温度低、速率高的特点，在涂层的喷涂过程中抑制了合金的氧化分解[1]；且涂层与基体的结合强度高，提高了涂层材料的力学性能；同时致密的结构抑制了腐蚀介质侵入，提高了涂层的耐腐蚀性能。