用超音速喷涂法制备碳化钨基涂

用超音速喷涂法制备碳化钨基涂

超音速火焰喷涂是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术。它以氢、乙炔、丙烯、煤油为燃料，以氧气为助燃剂，在燃烧室或特殊喷嘴中燃烧，产生2100m/s以上的超音速火焰，同时将粉末送入火焰中，产生熔化或半熔化颗粒，高速冲击沉积在基体表面形成涂层。超音速喷涂具有火焰速度高、温度低、涂层结合强度高、致密性好、硬度高、孔隙率低、氧化物含量低等长处。该技术已广泛应用于航空、冶金、纺织机械、汽车、铁路等领域，代表了现代热喷涂技术的发展方向。超音速火焰喷涂技术不仅带来了社会效益，而且具有经济效益。

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经报道，采用超音速喷涂法在45#钢表面制备碳化钨基涂层，取得了良好的效果。他们以WC、Co、Cr等为原料，根据WC10Co4Cr成分配制原料，原料经搅拌球磨、喷雾造粒和真空烧结制得各粉末块体，然后通过破碎筛分、分级和合批控制喷涂粉末粒度为15~45μm。经检测，所得喷涂粉末球形度高，活动性好，粉末松装密度相近，单颗粉末呈松散结构；粉末物相均为WC和Co相。涂层样品的基材料为45#钢，喷涂前基体表面经50~70目白刚玉喷砂处理，然后用压缩空气吹扫样品表面。

对所获涂层的检测表明，涂层厚度达到300微米，沉积效率达到55.15%，孔隙率为0.32%；涂层物相主要由WC相组成，还含有少量W2C相和非晶相或纳米晶相，未泛起W或η相，表明颗粒在焰流中停留时间极短，粉末脱碳程度小，涂层中保留了粉末中的WC硬质相，有利于涂层耐磨性的进步。

实验中，氧气和煤油流量设定不变，即喷涂时火焰温度控制一致；此外，采用新型喷枪和冷却系统降低了脱碳程度。

涂层脱碳程度低的主要原因有：

(1) 粉末中没有相；

(2) 本实验的氧气流量和煤油流量设计有利于获得相对较低的火焰温度。

(3) 喷枪移动速度快，喷涂过程中压缩空气冷却，使涂层受热程度低。

硬度、磨粒磨损和抗盐雾侵蚀机能测试表明，涂层显微硬度达到近1300HV，体积磨损量相称小；涂层在中性盐雾侵蚀环境下360小时，仍旧保持表面光滑并具有金属光泽，未发生侵蚀，说明涂层耐侵蚀能力强。

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