高速火焰喷涂和火焰冲熔法制取镍基耐磨涂层性能评价.doc

高速火焰喷涂与火焰冲熔法制取镍基耐磨涂层的性能评价 1、引言 由HVOF法所制取的涂层，其最大特点是涂层致密，内聚力强，对基体的结合强度高。迄今，不少文章介绍了用此法所生产的Co—WC涂层的各种性能。指出，由于HVOF法的极高的颗粒飞行速度及适中的喷涂温度，避免了WC的严重的失碳，从而改善了Co—WC的涂层性能。然而，正是由于HVOF涂层的这些特点, 使人们有理由把注意力对准硬面合金材料。作为重要的硬面合金材料的自熔合金涂层，通常是用火焰喷涂随之重熔的方法制得，它具有优良的机械性质及耐腐蚀性，因而是重要的结构材料。但在涂层重熔时，必须把工件加热到较高的温度，这往往使基体材料产生不希望的变化和严重的热应力，引起工件的变形。 能否采用HVOF工艺制取的涂层在性能上达到或接近于重熔涂层，这对于解决上述问题是一项有意的尝试。 本文采用Ni基自熔合金粉及Ni基自熔合金+WC粉的混合粉为实验原料，用燃烧火焰喷涂一重熔法及HVOF法制成涂层，对两种涂层的性能进行了比较，并试图从中加深对HVOF涂层性能的进一步认识，以扩充它的新应用。 2、试验程序 2-l 原始粉末：XN粉-采用气雾化法制取的Ni基自熔合金粉。XNW-为35%WC粉+65%XN粉。由于重熔法与HVOF法对粉末的粒度要求不同，对上述两种粉末的粒度作了适当调配：作为重熔法所用的两种粉末为XN-l及XNW-1，它们的粒度为-150目+320目；而用于HVOF法的两种粉为XN-2及XNW-2，它们的粒度则为-320目。 2-2喷涂方法 2-2-l 火焰重熔法：采用METCO 5P-II型喷枪，由氧-乙炔组成热源，将粉末喷涂后再予以重熔，形成重熔涂层。 2-2-2 HVOF法：采用METCO DJ型HVOF喷枪， 以氧-丙烷组成热源气体。 2-2-3磨料磨损和摩擦磨损试验：对每种涂层均进行磨料磨损及摩擦磨损试验， 前者采用MLS-23型湿砂橡皮轮式磨损试验机，其测定法是使被测涂层与矿浆磨擦。矿浆由40-70目的石英砂及蒸馏水组成，二者之比为15g ?span class=未命名1?0ml，预磨1000转，正式磨2000转，从中测定经2000转磨损后的磨失重量：后者采用Amsler磨损试验机。磨轮表面为被测定的涂层，与其对应摩擦的磨块为45#钢，二者之间为干摩擦，实加负荷为100牛吨，转速200转／分，经过一定的磨程后，测定磨轮失重及磨块磨痕的宽度。 3、结果和讨论 3-1粉末的显微分析：四种粉末的形貌(SEM分析)从中看到，它们是典型的雾化粉末。 XN-l和XN-2大体呈球形，表面光滑，无洞穴。而XHW-1及XNW-2中则混有WC粉，在光滑球形的自熔合金粉中混有长条形且带有棱角的WC颗粒。 3-2涂层性质 对四种粉末N-1、XN-2以及XHW-1、XNW-2，分别用火焰重熔法及HVOF法制成如下四种涂层：XN-H、XW-H以及XN-T、XNW-T，对上述四种涂层作了金相、物理性质及X射线衍射分析。 3-2-l 涂层的显微分析 四种涂层的金相显微分析列于图5至图8，其中图5和图8分别为XN-1及XNW-1的重熔涂层，图6和图8分别为XN-2及XNW-2的HVOF涂层。从图中看到，这四种涂层都很致密，但HVOF涂层则比较清晰，无明显氧化物痕迹；含有WC的重熔涂层与HVOF涂层，它们的结构有明显不同。 3-2-2 涂层的物理性质 对四种涂层的宏观硬度、微观硬度等物理性质做了测定，列于表1。从表中看到，尽管对同一种材料的重熔涂层， 比HVOF涂 更致密，硬度也较高，但这些差异并不很大。表l 涂 层 的 性 质 涂 层? 编? 号 喷? 涂? 方? 法 密? 度? (g／cc) 孔隙度? (V％) 平均宏观硬? 度Macro(RC) 平均微观硬度? Micro（DPH300） XN-H 重熔法 7．59 O．29 57 675 XH-T HVOF 6．72 0．44 52 589 XHW-H 重熔法 8．23 0．54 58 691 XNW-T HVOF 7．16 O．86 51 607 3-2-3 涂层的相分析 四种涂层的XN-l粉所得的重熔涂层XN-H，主要组成相为Ni基合金，同时还发现CrB、Ni5Si2及NiB等化合物。相比之下，XN-2粉经HVOF法所得涂层XN-T，除主相为Ni基合金之外，则只见CrB相。由此可知，由于重熔法和HVOF法的过程不同，尽管原瑽E始粉末组成相当，但涂层的组成不尽相同。看来，对HVOF法所采用的Ni基“自熔”合金粉，不一定要加入Si和B。这些元素只有瑽E在真正的“自熔” 过程中才起到强化元素的作用。 XNW-H涂层中含有Ni基合金主相外，尚有WC、α-W2C及Ni5Si2等相，而XNW-T涂层与之大体相同，但未发观Ni5Si2相。进一