|
|
2#
樓主 |
發(fā)表于 2006-9-22 20:06:47
|
只看該作者
Re: 超音速火焰噴涂簡介（文字版 無需下載）
3,、 HVOF 噴制的 WC-Co 涂層的結合強度 8 h' Q. ~+ ^$ o# g) y8 x. i* b: \# D
1 M$ c5 x! C5 z+ q. u- g
表 2 為采用 CH-2000 系統(tǒng)制備的典型涂層的結合強度及硬度測試結果。結合強度測試主要根據 ASTM 標準,，采用圓棒試樣,，在其一端經噴砂預處理后噴涂涂層，用粘結劑與另一圓棒對偶粘結在一起,，通過拉伸試驗進行涂層結合強度測試。
# W! r* S: W* V1 A0 @! B1 [6 r
結果表明對于 WC-Co 系與 Cr 3 C 2 -NiCr 系涂層斷裂通常發(fā)生在粘結劑處,，結合強度通常都超過現有粘結劑的強度,，即大于 70Mpa ，噴涂工藝參數等對結果影響較小 [21] ,。
+ U) o( q! R& A) r, X8 ~# j
3 K* V& S9 D0 @! N* v# ~ 采用拉銷法測試表明,， HVOF 金屬陶瓷涂層的結合強度可達到 150Mpa [22] 。2 L v) j1 p8 Q* m1 y
7 k& C+ ^2 J# J: Y. s: v 日本高溫學會熱噴涂試驗方法委員會組織日本企業(yè)各界采用普通拉伸法和拉銷法系統(tǒng)地對用等粒子噴涂與兩種 HVOF 噴涂系統(tǒng),、爆炸噴涂制備的 WC-Co 涂層的結合強度進行了對比試驗研究,，其結果表明用普通拉伸法測試，等離子 WC-Co 涂層的結合強度約為 40Mpa, 而 HVOF 涂層和爆炸噴涂層的斷裂發(fā)生在粘結劑處,，結合強度大于 70~80Mpa ,；拉銷法結果表明 HVOF 涂層的結合強度與爆炸噴涂層相當，達到 150Mpa [23] ,。但是,，應該指出 HVOF 金屬涂層的結合強度受噴涂粒子熔化程度的影響很大 [19-20] ，當噴涂粒子達到完全熔化時,，沉積的涂層的結合強度難以大幅度提高,，而采用熔化有限的粒子制備涂層可以顯著提高涂層的結合 [19-20] 。
: o6 R4 i5 `1 k3 A5 T
8 D9 A, S* o+ y J 表 2 CH-2000 型 HVOF 典型涂層特性 " A! h1 e& r/ o
" _; d/ E1 X! e' c
涂層 硬度 結合強度
& ]2 i8 r$ }! R' `: [1 ^9 Z' g1 |
6 s1 J7 z; h' ?& Z2 H- aWC-17Co 1280Hv >65Mpa & h' B3 {% R2 T! Y
! g. \2 l+ N# `% d3 Y/ {
WC-12Co 1300Hv >65Mpa
- R5 H* F+ l5 G! K: H+ P* F8 v B3 K' S% u# J% E
NiCrBSi(Ni60) 900 Hv >65Mpa
' B& B# a6 P& `- C1 Z7 ?2 A
+ |% n8 _# r" B" ]. Z+ f3 S YCr 3 C 2 -NiCr 900 Hv >90Mpa
7 y" i, L) m9 u) X/ ]* O7 h0 G
) q5 H# r: j5 P+ L$ N3 Y- z說明：結合強度測試時,，基體為低碳鋼,，全部斷在膠中，為此結合強度大于表中的數值,， Ni60 涂層采用 75~105 μm的粉末制備,。
' \# K' z1 d) `3 [: X . ~5 v$ N9 A! ]
: [! _% z6 s! x3 a a
4、 HVOF WC-Co涂層的耐磨損性能
9 v: ^4 z& B- u* R" {- O ]$ s5 }" J, e
4.1噴涂工藝條件對HVOF WC-Co涂層耐磨損性能的影響
+ ^# W' X j& j( s+ J" q& x1 |) Q
& T1 r( g9 Y" R1 B HVOF工藝條件直接影響粒子的加熱與加速特性,，決定粒子的溫度,、速度以及在火焰流中的停留時間，從而影響涂層的組織結構,，特別是涂層中WC顆粒的含量與大小,、涂層的致密度。因此,，在HVOF噴涂系統(tǒng)不斷發(fā)展的同時,，進行了大量的關于涂層結構與性能變化規(guī)律的工藝研究,。
! M6 e* x' ~5 F h9 O2 [$ ?1 Y
+ n6 t1 \/ n5 Z: f& Z 文獻[24]對HVOF WC-Co系涂層的結構變化規(guī)律進行了詳細的評述。涂層中的WC顆粒的大小及含量對涂層的耐磨損性能影響顯著,。圖1為CH-2000系統(tǒng)在兩種不同條件下制備的涂層的磨粒磨損試驗結果[17],，表明噴涂條件對涂層耐磨性具有較大的影響。噴涂粉末為自貢硬質合金廠生產,，磨損試驗采用SUGA（日本）試驗機進行,，試驗條件與后述的表3、圖2及圖5相同,。 1 }8 R h5 {6 {2 v# b
! V" M, q- Q; l+ P+ [4 {/ Y9 g; l% T2 q8 z
7 e: `; `- ?, l u; c r# `8 t, S) G$ v9 O5 c
) Q) @& V/ M3 [# d+ w, `
, Y) X, o' R# _6 ?
' q0 F0 k% h6 _, s2 g" Z' C5 B
圖 1噴涂條件對WC-17Co涂層磨損量的影響
, ?0 G, A- {' I O
% x' r% a% L# T, ^4.2粉末種類對涂層耐磨性能的影響
) g. i+ Z/ v7 M/ O9 D/ S+ Q( K' _2 x
表 2為四種典型WC-Co粉末采用Jet-Kote噴槍制備的涂層的磨損試驗結果[25],。粉末的結構對涂層的結構影響顯著，1-型粉末噴涂后,，WC分解嚴重,，涂層中存在著大量的金屬W[26]，4-型粉末在沉積涂層時,，由于包覆層熔化而芯部WC仍為固態(tài),，發(fā)生熔融相的優(yōu)先沉積與芯部WC顆粒反彈的現象[27]，涂層主要由Co-W-C合金構成,，基于沉積過程的快速冷卻特征,，該合金以非晶結構存在于噴態(tài)涂層中[28]。) S& Q5 p b+ a& Z( A6 |
l/ G; s9 d) r9 d1 p
與3-型聚合粉末相比,，由金屬Co將細小WC致密地粘結在一起的2-型粉末,，WC在噴涂過程中更有限[29]。為此,，涂層的耐磨粒磨損性能最優(yōu),。另一方面，對于WC非常容易分解的1-型粉末,，通過采用加熱強度低的火焰等合適的工藝條件可將WC的分解程度限制在W 2 C的范圍內,，可以大幅度提高涂層的耐磨損性能[29]。+ o* ~+ X1 ]8 V$ L8 |
$ L" ^* J- V! I- K Z- O O
HVOF WC-Co涂層磨損特征的理論與實驗表明,，涂層的耐磨粒磨損性能與WC顆粒相對大小的平方根呈反比,，與其含量呈正比[25]。因此,，需要選擇WC顆粒細小的粉末,。
* u, p; u" r( J1 m$ h! P- T3 J( c6 |4 Z2 ]; B% b2 w1 Z9 k. [
表 3典型粉末制備的HVOF涂層結構特點及其磨損量比較
: E7 k& _5 D, M2 O8 C% O- J3 P$ I* \8 b, c# B# T
粉末類型 1- 型 2 - 型 3- 型 4- 型 ' M2 x' D: x- u& P- s0 {; G6 y
% e: D1 z1 n1 W' h, |+ ]0 |% p6 H
制造方法 燒結 - 粉碎 燒結 - 粉碎 聚合制粉 包覆型 7 @0 t9 \6 E$ X! k0 b3 A
9 e/ O2 u' g% C+ q. v公稱成分 WC-12Co WC-12Co WC-17Co WC-18Co
/ O5 h5 B# H- N! K5 c
8 U, { h9 n4 _* f5 c6 j" F1 ^粉末結構特點 粉末致密， WC 顆粒細小分布均勻,， 分布均勻,，粘結 在粗大的 WC均勻，粘結相 為 Co 3 W 3 C 復合碳化物 粉末致密，WC顆粒細小分布均勻,，粘結相為 Co 粉末疏松,，WC顆粒細小分布均勻，粘結相為 Co Co均勻包覆在粗大的WC表面% r4 ~* |. b+ ^3 P' Y" F5 U
6 e8 K( a1 i" n) `2 l/ S* H涂層結構特點 涂層致密,大部分WC分解為W 涂層致密,WC 分解非常有限 涂層致密,WC 分解有限 致密的CO-W -C 非晶合金 為主成分,，存在有限的WC
8 k; d3 f0 q; U# R4 C9 V5 e2 I2 t) R; R: c% r! \
磨損量（ mg ） 14 6 10 19 j" \/ o. J9 k Z8 U) [
% I) g: x `+ ?! z, I/ p' g" j+ e6 p1 z' E
3 l9 W- p$ Y8 v4 |8 \, G& b! S, M
5,、 HVOF 涂層與其它方法制備的涂層的性能比較 6 f5 j1 Z. W3 ~4 j U6 ]
+ @4 l5 E( A& H5.1 與其它熱噴涂方法的比較
, y/ B2 q* o4 \. o3 r9 N# O8 T/ \. [" W0 B2 t) T. ?1 ^1 J# y
HVOF WC-Co 涂層的硬度可以達到 1100 — 1300Hv ，與爆炸噴涂層相當,，顯著高于等離子噴涂層,，一般等離子 WC-Co 涂層的顯微硬度為 800 — 1000Hv 。表 2 為文獻 [30] 所報導的幾種涂層的硬度值,。
y$ D* h; F5 E* o0 H' _4 |
s' G9 y2 S# K8 W; p表 2 幾種 WC-Co 涂層與電鍍硬鉻層的硬度 [30]
6 N& H8 ^5 ^3 N) O8 C2 |. J
_' x( t. \( Y- q: Y) {0 n" K) E/ p; ~" B1 P4 t }/ c5 ?' J) S
2 W, T& V. O; a+ Z% \
涂層 HVOF HVOF 電鍍硬鉻層 爆炸噴涂
1 S2 c9 v; x- j0 u4 N+ D' W
t/ C1 U) u# l( V成分 WC-12Co WC-27NiCr Cr WC-13Co / e6 Q' O" E2 r8 x
. [, t' C3 h0 I* u硬度（ Hv 0.3 ） 1100~1270 1000~1100 800~900 1100~1200
# }: }) N7 Z- q) H
! x7 L6 R9 M) b- O: c) ~7 }7 ^; I/ ^" \, R, \: u( a
. i6 x! \3 r5 E$ ~
圖 2 為 HVOF WC-12Co 涂層與爆炸噴涂 WC-13Co 涂層的耐磨料磨損試驗結果比較 [30] ,。試驗采用 SUGA （日本）型磨損試驗機， HVOF 采用 Jet-Kote 系統(tǒng),。
; l3 K- X" d. W% v* O! X9 k( o; k
6 T" U$ i$ t; M. w2 t 其中，實線表示表面為噴涂狀態(tài)下的涂層的試驗結果,，而點線表示表面精磨至 Ra=0.2 μm后的試驗結果,。結果說明無論在那種表面狀態(tài)下，HVOF涂層的耐磨損性能超過了爆炸噴涂層,。
- U7 m9 c! V$ E7 n$ q
. O# H; ]. z; M9 A6 A 圖 3為三種方法制備的涂層,，即等離子噴涂層、HVOF涂層,、爆炸噴涂層的磨粒磨損試驗結果[31],。磨損試驗采用的干式橡膠輪磨損試驗機，HVOF采用連續(xù)爆炸噴涂CDS系統(tǒng),。0 E; e% b* d5 r# d
( ` U# f" b; `/ }
其中：1,、4、6號所示結果分別為HVOF,、等離子,、爆炸噴涂制備的WC-12Co涂層的試驗結果。2,、3,、5分別為HVOF WC-12%Ni,WC-10%Co-4%Cr,WC∕TiC-15%Ni涂層的試驗結果。比較WC-Co涂層,，表明HVOF涂層與爆炸噴涂相當,，而顯著優(yōu)于等離子涂層。 % ?0 d8 W# R) d/ h$ D7 Q5 j
: ~6 H2 R+ {) S3 `6 A3 U( J0 V 從以上結果可以看出,， HVOF可以獲得耐磨損性能顯著優(yōu)于等離子涂層,，而優(yōu)于或相當于爆炸噴涂的耐磨涂層。 % d& x7 Y5 ]0 N1 [2 k/ b$ Z
7 d8 i9 ?$ l" F2 S
5.2 HVOF涂層與火焰噴焊層 3 J3 `: p7 e- p; c
- P& @* r" g3 [
自熔合金噴焊層由于通過涂層的重熔，不僅能獲得無氣孔致密的,、耐磨損性能及耐腐蝕性能優(yōu)越的涂層,，而且，可使涂層與基體達到冶金結合,，在國民經濟的各領域得到了廣泛的應用,，獲得了良好的效果 [32]。 b) y4 a% b+ i
! g+ R. ]. m. Z/ m) I1 f0 v6 ^
但是,，涂層的重熔工藝要求將工件表面加熱到1000℃以上,，加熱溫度高，不僅容易引起基體組織和性能的變化,，而且,，還會產生巨大的熱應力，從而引起變形,，對于要求比較嚴格的近終成形的零件,，就難以適用。HVOF涂層的優(yōu)越性能為取代噴焊層提供了可能,。
" g4 f) k9 p+ n0 A
. m2 I' A/ z4 C e 圖 4各類HVOF噴涂層與NiCrBSi噴焊層,，電鍍硬鉻層的耐磨料磨損性能試驗結果的比較例[33]。HVOF采用DJ系統(tǒng)噴制,。圖中,，NiCrBSi（相當于Ni60）噴焊層的耐磨損性作為1進行相對比較，該結果也說明通過選擇合適的涂層材料,，可以得到性能優(yōu)于噴焊與電鍍硬鉻層的HVOF涂層,。 * K. L4 o# H. U
9 m+ c$ o) D9 a; J. Z5.3 HVOF 涂層與電鍍硬鉻層
1 l6 A' z: _+ y& U8 ~3 c7 ^) y5 v/ ~* a) N5 q
電鍍硬鉻層作為提高材料表面耐磨損性能的方法，由于可以在低溫下進行電鍍,，涂層硬度高,，同時，形成涂層后可以不需要進行加工,，因此,，作為已經精加工成最終形狀的零件表面涂層強化方法，應用非常廣泛,。
' z/ u: y. j- V2 H: f5 `
9 d+ v& R3 _9 C8 F7 m0 S 但是,，對于尺寸較大的零部件，電鍍加工就難以適用,，同時,，硬鉻層的最高使用溫度約為 350 ℃，受到限制,。此外,，由于不可避免地存在著環(huán)境污染問題,，隨著對環(huán)境保護的要求越來越嚴，成本將會越來越高,。因此,，開發(fā)可以替代電鍍硬鉻層的涂層技術有著重要的意義。 . y5 r0 e6 `# T/ }9 T' R* c
. T. E9 Y6 o- s% f* Y( b [
# R% k' P! Z1 J" q+ `* e
$ b" y/ {" ~2 _7 `* U' v2 o* q6 i
& S2 _; Z; ^5 O6 S# s6 }. Q3 }* G! i, ]5 `- y- b9 Z) a
. B5 @1 {) p- O4 x! K
, h1 D5 y* L& t/ @& M3 j
! L8 e1 k3 Y2 O! Z/ C( i
9 H. k( x1 L% k 圖 5 為電鍍硬鉻層與 HVOF WC-Co 涂層的耐磨料磨損試驗結果的比較例 [30] ,。 HVOF 涂層采用 Jet-Kote 系統(tǒng)噴制,。結果說明 HVOF 硬質合金涂層的耐磨損性能顯著優(yōu)于電鍍硬鉻層。圖 4 所示結果也證明了上述結論,。
" o& z6 y' f; M& ]% b- X5 y$ K* h8 }! S7 z* P V" m, Q5 r U9 @
以上結果充分說明,， HVOF 涂層完全可以取代電鍍硬鉻層。為此,，迄今有許多關于用 HVOF 替代硬鉻技術的研究報道,。
U- Y/ ], R1 {1 W$ W- o& w- d6 v
5 C1 W: }+ `1 w+ J# A
' w" s: ^3 t% j& w : M6 b6 B+ ?. T& O2 f5 U
! R" L, D5 R. k/ J
|
|
發(fā)表于 2006-9-22 20:06:13
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
