H13钢原为美国的一种热作模具钢,国内一般称作4Cr5MoSiV1钢,以Cr、Mo、V等为主要合金元素,具有高强度、强延展性和良好的抗回火能力,经过热处理后工作温度可达600℃,主要用于热作模具制造。由于工作时热作模具与高温金属直接接触,承受高温与摩擦,模具表面磨损和抗高温性能下降。因此,需要对热作模具进行表面改性处理,可以提高模具表层及次表层的强度、硬度、耐磨性等,减少机械应力对模具的损伤,延长模具使用寿命。等离子喷涂WC-12Co涂层具有高熔点和抗粘性特性,在高温下不与Al、Fe发生化合反应,适用于热作模具表面改性处理。由于喷涂工艺决定涂层表面-界面化学元素的分布状态,影响了涂层的磨损性能,国内尚未见到关于WC-12Co涂层磨损前后化学元素面能谱分析的报道。作者采用等离子喷涂法在H13模具钢表面制备一层WC-12Co涂层,通过SEM、XRD和EDS对试样表面-界面形貌、物相、面扫描以及线扫描进行分析,并采用磨损试验考察涂层的摩擦-磨损机理,为等离子喷涂WC-12Co涂层在H13钢上应用提供实验依据。
结论
1)WC-12Co涂层厚度约为400μm,由WC硬质相和粘结剂Co组成,其中WC硬质相在涂层内以层状结构存在,其显微硬度为1100~1220HV0.3;
2)W、C和Co元素在涂层表面分布较均匀,在界面涂层内出现了富集的现象,界面结合状态是以机械结合为主,伴有一定的冶金结合方式;
3)涂层平均摩擦系数为0.399,具有良好的减摩效果和抗磨损能力,磨痕处化学元素分布较为均匀,涂层磨损失效形式为WC开裂和粘结剂Co开裂。
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