超音速火焰噴涂WC/Co涂層的組織性能研究

畢虎才，董勇軍，冀晉川

（山西電力科學研究院，山西 太原 030001）

0 引言

超音速火焰噴涂是20世紀80年代發展起來的一種高速火焰噴涂法，具有火焰速度高（2 000 m/s）及噴涂溫度相對較低（3 000℃）的特點，噴涂粒子速度高，其涂層具有高的結合強度和硬度，使它在石化、冶金、制造、采礦等行業的應用逐步取代了傳統的電鍍、熱噴涂等手段[1，2]。電廠大量金屬部件在高溫、沖擊、磨損、腐蝕等環境下，長時間運行會使材料壁厚減薄，強度降低，導致部件失效，甚至可能發生人身事故。材料表面噴涂處理能夠改善其性能，提高材料表面的耐磨性，延長使用壽命，降低爆管發生的可能，減少了鍋爐的非計劃停運。對防止鍋爐部件失效，保證電廠的穩定運行具有非常重要的意義。

1 超音速火焰噴涂實驗材料與方法

基體材料選用TP347不銹鋼（1Cr19Ni11Nb），其化學成分見表1，規格為20 mm×20 mm×7 mm，準備多個試樣待用，在進行超音速火焰噴涂前，用180目砂紙進行粗磨處理。實驗采用粒度為360～420目的WC/12Co粉末，主要成分為碳化鎢（WC）質量含量為82%～86%，鈷（Co） 質量含量11%～13%，鉻（Cr）質量含量4%～6%；采用MH-W100型超音速火焰噴涂設備，其噴涂距離300 mm；氧氣壓力約2.0 MPa；送粉壓力0.18 MPa。

采用金相顯微鏡、X射線衍射儀對涂層的組織及相組成進行了研究，并測試了涂層的結合強度和硬度。結合粘接用膠型號為F-10。膠接后在烘箱內保溫110℃/5 h，冷卻后放置24 h，然后對其進行測試。拉伸結合強度試驗在WE-10A試驗機上進行。利用HVS-2000型顯微硬度儀測量試樣的顯微硬度，載荷為4.9 N，加載時間為20 s，選取5個不同試樣進行測量，每個試樣測試3點。……