爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺优化及其近似各向同性特征

【作者】 王铁钢； 杜昊； 华伟刚； 宫骏； 孙超； C．Muders； 姜辛；

【机构】 中国科学院金属研究所材料表面工程研究部； 德国锡根大学材料技术研究所；

【摘要】 传统热喷涂涂层不均匀的微观结构减少了综合硬度、涂层强度以及完整性,人们希望通过工艺参数优化,制备出致密的具有良好机械、耐磨特性的近似各向同性涂层。本文根据不同工艺条件(氧燃率和喷涂距离),利用俄罗斯制造的“OB”型爆炸喷涂设备沉积了一系列 WC-Co 涂层。利用扫描电子显微镜研究涂层微观结构及借助图像分析软件评定涂层截面和表面的孔隙率；利用激光共聚焦显微镜观察涂层表面形貌、测量表面粗糙度；采用显微压痕技术测量涂层不同方位的机械性能,包括显微维氏硬度、努氏硬度和弹性模量。经工艺参数优化,当氧燃率为1．06,喷涂距离为110mm 时,可制备出理想的近似各向同性的 WC-Co 涂层。经微尺度磨粒磨损测试比较,优化的 WC-Co 涂层在截面和表面具有相似的耐磨损性能。本文分析和讨论了导致该涂层近似各向同性的本质：涂层相对较低的孔隙率是一个重要的原因；另一个原因是熔滴间纵向裂纹表面积的影响足以平衡熔滴间水平孔洞表面积产生的影响。有关 WC-Co 涂层的特征参数、机械特性及磨损性能的关系,一个重要的趋势被发现：WC-Co 涂层孔隙率越低,涂层表面越光滑,显微硬度越高,弹性模量越大,涂层耐磨损性能越好。更多还原