WC-Co系金屬陶瓷涂層

更新：2016-8-10 10:28:14 點擊：

產品品牌抗耐牌
產品型號 KN-WC-Co
產品描述
WC-Co系金屬陶瓷涂層制備方法包括爆炸噴涂、等離子噴涂與HVOF超音速火焰噴涂法，其中JP8000是碳化鎢陶瓷涂層中最常用的一種噴涂設備。...

產品介紹

WC-Co系金屬陶瓷涂層簡介：

WC-Co系金屬陶瓷為最常用的耐磨硬質合金涂層材料，涂層制備方法包括爆炸噴涂、等離子噴涂與高速火焰噴涂法。高速火焰噴涂法（HVOF)又稱超音速火焰噴涂法。WC-C〇硬質合金涂層的結構取決于初始粉末的結構、噴涂工藝方法與具體工藝參數。隨著HVOF技術的發展，等離子噴涂制備WC-Co涂層工藝已經逐漸被HVOF所取代，因為HV-OFWC-Co涂層的耐磨損性能明顯優于等離子噴涂層。

圖（一）金屬陶瓷涂層制作的混料攪拌葉片

WC-Co系金屬陶瓷涂層鈷的作用：

如前所述，常用鈷基WC-Co系噴涂合金的成分為含Co(質量分數）12%與17%兩類，而早期的爆炸噴涂用粉末的Co含量為9%～11%，鈷包覆大顆粒WC粉末的Co含量為18%。盡管粉末的成分相同，因制備方法與工藝不同，粉末的結構會明顯不同，由此制備的涂層的結構與性能也將明顯不同。圖24所示4種制備工藝獲得的4種粉末的XRD衍射圖譜，盡管，a型與b型粉末的制備方法與成分相同，但其粘接相分別為復合碳化物（W3C〇3C，又稱η相）與金屬鈷相，這兩種粉末均呈現致密的斷面結構，即WC硬質顆粒被粘結相致密地連接在一起。c型粉末則是由金屬Co將WC顆粒松散地聚合在一起，另一方面，d型粉末屬于典型的鈷包WC粉末，在較大顆粒的WC表面包覆了一層金屬鈷。

圖24 四種不同結構WC-CO粉末制備的HYVOF涂層的XRD圖譜

圖25為用4種粉末采用HVOF制備的涂層的斷面組織，噴涂采用Jet-Kote噴槍系統。由圖可見，4種粉末制備的涂層都呈現致密的斷面組織，盡管顆粒含量不同，但WC顆粒均勻分布在涂層斷面。對涂層晶體結構分析表明（圖26），盡管涂層都呈現非常致密的斷面組織，但涂層中的WC硬質顆粒的含量與粘接相的結構明顯不同。a型粉末經HVOF噴涂后，涂層中出現了大量的金屬鎢與W2C，同時存在部分卩相，說明噴涂過程中大量的WC發生了分解。另一方面，d型粉末制備的涂層的X射線圖譜中出現了顯著的漫散射峰，這種漫散射峰表明了涂層中形成了大量的非晶相，在其上疊加著WC的峰。比較圖25所示的斷面組織，在d型粉末制備的涂層中基體相分布著WC顆粒，說明XRD所示的非晶相對應于涂層中的粘接相。觀察其他粉末制備的涂層的XRD譜發現，在其他涂層中也產生了以金屬Co的衍射主峰為中心的漫散射峰，這是由于在噴涂過程中，熔化的粘結相溶解了部分WC，在粒子碰撞基體后的急冷過程形成了非晶相。

由d型粉末制備涂層時，由于大顆粒的固態WC顆粒碰撞基體不能被粘接相所凝聚，將產生反彈脫落，致使碳化物發生損失。

比較a型粉末與b型粉末的成分與結構可以看出，兩者差別主要在于a型粉末中的粘接相為η相，而b型粉末中的粘接相為金屬鈷。在同樣噴涂條件下，以T)相為粘接相的粉末中的WC顆粒的分解要比以鈷為粘接相中的WC分解嚴重的多。為了確認粘接相的影響采用高速等離子噴涂制備了4種WC-Co涂層，分析了涂層結構特征。采用4種粉末用等離子噴涂的涂層的XRD圖譜表明，除了d型粉末制備的涂層與HVOF顯著不同外，其他粉末制備的涂層均表現出與HVOF噴涂同樣的特征。成分相同的a型與b型在等離子噴涂時，同樣表現出a型粉末極易發生WC分解的特征，而b型粉末噴涂時的分解很有限。

圖（二）金屬表面噴砂后再噴涂碳化鎢陶瓷涂層，北京耐默公司有兩個噴砂房

噴涂過程中WC的分解包括熱分解與氧化分解，在常壓條件下噴涂時由于同時存在熱與氧的作用，較難分清兩者的作用。采用低氣壓惰性（Ar)保護氣氛噴涂前述極易分解為金屬W的a型粉末，其XRD圖譜如圖27所示，發現盡管WC也發生了分解，但與圖所示的結果相比，只發生了向W2C的分解，進一步向金屬鎢的分解并沒有發生。這一結果意味著熱噴涂條件下WC的熱分解反應主要為以下反應：

2WC→W2C+C (5.7-2)

而在有氧存在的條件下，將通過下列反應發生向金屬鎢的轉變

W2C+〇2→2W+C〇2 (5.7-3)