WC-Co硬质合金具有高熔点、高硬度、良好的化学稳定性,由其制备的热喷涂涂层被应用于航空、电力、冶金、石油、化工和机械等工业领域。与其他热喷涂方法相比,超音速火焰喷涂(HVOF)的火焰喷射速度快,温度较低,喷涂粒子在空中飞行时间短,可显著缩短WC在焰流中的停留时间,降低WC在火焰中氧化脱碳的程度。因此,它非常适用于制备WC/Co硬质合金涂层。然而,对于HVOF方法,由于制备的涂层与基体的结合方式主要是依靠粒子与基体表面撞击而产生的“锚合”效应,其结合强度在高载工况下容易产生涂层脱落。因此,提出采用电接触强化技术来强化涂层与基体结合强度的思路,通过对制备的涂层进行电接触强化,以提高涂层界面的元素扩散及形成冶金结合,从而提高涂层与基体的结合强度。
基体材料为20钢,切削加工成准36.4mm×80mm的回转件。涂层采用烧结型WC-12Co硬质合金粉末,粉末粒度50~80μm,经200℃烘干处理。基体材料表面使用三氯乙烯溶液擦洗使工件表面脱脂,用清洁的溶剂漂洗后,棕刚玉砂喷砂粗化处理。表面粗化后,立即采用超音速火焰喷涂法在工件表面制备一层均匀的、厚0.6mm的WC-12Co涂层。HVOF工艺参数如下:氧气流量289.5L·min-1;氧气压力1.2MPa;送粉气流量18L·min-1;送粉气压力1.3MPa;燃料流量65L·min-1;燃料压力0.67MPa;喷涂距离320mm;喷枪内径22mm。然后对制备的HVOF涂层进行电接触强化,强化参数为:强化电流17kA;工件转速0.1r/min;电极压力100N。实验在大气环境下进行,水冷。
20钢表面制备的HVOF涂层经电接触强化后,涂层表层缺陷明显降低,晶粒更加均匀细化。经过电接触强化后,涂层与基体界面的结合方式发生了改变,出现冶金结合区域,切向结合强度提高了约1.5倍。经过电接触强化后涂层具有更高的显微硬度,达到1340HV。(榕霖)