WC-10Co-4Cr 粉末及涂层性能研究
田 晔，马江虹，李振铎，薛文涛，赵晓东
热 喷 涂 技 术2012 年 9 月
摘 要： 对采用两种不同原料制备的 WC-10Co-4Cr 粉末 A 和 B 的物理性能进行了分析；采用 HVOF 喷涂方法制备A、B 粉末对应的涂层，分析了涂层的形貌和硬度。 分析结果表明：A、B 粉末的颗粒球形度较好，对应涂层中元素分布均匀，粉末 B 对应的涂层具有较高的硬度，且涂层硬度分布较均匀，优于粉末 A 对应的涂层。
关键词： WC-10Co-4Cr；维氏硬度；HVOF
WC-Co 类涂层具有较高致密性， 良好的耐冲蚀性以及与基体结合强度高。该涂层广泛用于航空航天、冶金、机械等领域[1-2]，以增强基体金属的耐磨性能及磨损部件的修复。 在 WC-Co 类涂层中引入一定量的 Cr，不仅能改善涂层的抗腐蚀能力，还能提高涂层的耐冲蚀性能[3-4]。 WC-10Co-4Cr 涂层具有 WC-Co 涂层的高硬度、 高结合强度和耐磨性的同时还具有更为优异的耐腐蚀性，已成为耐磨耐蚀金属陶瓷复合涂层的发展趋势。
在制备 WC-Co 类粉末的过程中， 影响粉末和涂层性能的因素很多，本文主要选取了两种原料制备的 WC-10Co-4Cr 粉末， 对制备的粉末及涂层的性能进行比较研究。
1 试验方法
本文选取了采用两种不同原料和团聚烧结工艺制备的粉末，分别称为粉末 A 和粉末 B，粉末 B的粒度组成较粉末 A 偏细。 喷涂设备采用超音速火焰喷涂系统，所用的主要喷涂工艺参数见表 1 所示。 喷涂前将粉末放入烘箱中进行干燥处理，烘干温度为 120℃。
2 结果与讨论
2.1 粉末的物理性能及氧含量
选用两种原料制备的喷涂粉末性能如表 2 所示。
2.2 粉末的激光粒度
图 1 是粉末 A 和 B 激光粒度比较。 图 1 显示
粉末 B 的激光粒度较粉末 A 偏细， 且分布较粉末A 较集中。
2.3 粉末形貌比较
粉末的形貌直接影响粉末的流动性及松比等性能，从而影响相应的涂层性能。 图 2 是两组粉末的形貌照片。图 2 显示，两种粉末颗粒球形度好，但粉末 B 较粉末A粒度偏细，且粉末B粒度分布比较均匀。 粉末A 较粉末B致密，这点与粉末物理性能中的松装密度相吻合。
2.4 涂层组织形貌
图 3 为 WC-10Co-4Cr 涂层的截面图。 从图中可以看出，两组粉末涂层与基体的结合性良好。 白色为 WC 相，灰黑色为 Co、Cr 相，很明显粉末 A 的粘接相明显大于粉末 B，且粉末 B 的元素分布比较均匀。
2.5 涂层的维氏硬度
表 3 为两组涂层的显微硬度结果，从表 3 中看到粉末 B 的显微硬度分布较粉末 A 均匀， 硬度较粉末 A 对应的涂层硬度高，分散度为 3.5%。 这一结论与涂层的形貌结论相一致。
 
2.2.3 涂层耐热冲击性能实验
石墨表面喷氧化钽后进行反复耐热冲击实验，同时进行涂层结合强度 （ 表 4） 和界面 SEM 分析（ 图 8） 。 实验表明涂层厚度 0.10 mm 左右时，氧化钽涂层附着强度大于石墨基材的断裂强度。
2.3 氧化钽涂层与液态铈浸润性试验
石 墨 坩 埚 表 面 喷 氧 化 钽 涂 层 后 进 行 了1000℃，保温 15 分钟铈熔炼实验（ 结果见表 5、表6）。 熔炼后的铈锭脱模容易，氧化钽涂层表面没有被液态铈浸蚀迹象， 氧化钽涂层不但完整且与石墨紧密结合，熔炼表明氧化钽涂层与液态铈互不浸润。
3 结 论
（ 1） 等离子焰流的极高温度导致了 Ta2O5在喷涂过程中脱氧。
（ 2） 制备单一 Ta2O5涂层不宜采用等离子喷涂而应采用火焰喷涂并选用氧化性火焰。
（ 3） 火焰喷涂制备的单一 Ta2O5涂层在 10000C没有被液态铈浸蚀的迹象。
参考文献略
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