Исследование структуры и свойств газотермических покрытий системы WC–Co–Cr, полученных высокоскоростными методами напыления

Abstract

Напыление покрытий из порошка WC–9Co–4Cr проводилось высокоскоростными способами газотермического напыления с использованием методов детонационного, сверхзвукового воздушно-газового плазменного (СВГПН ) и сверхзвукового газопламенного (HVOF) напыления. Проведено исследование микроструктуры и свойств полученных покрытий. Анализ результатов исследования структуры покрытий показал, что при напылении данными методами формируются плотные покрытия, состоящие из включений карбида вольфрама, равномерно распределенных в Co–Cr матрице. Пористость покрытий менее 1 %. Микротвердость покрытий, полученных методами СВГПН и HVOF, составляет 11,0…11,7 ГПа. По показателям микротвердости данные покрытия превосходят покрытие из гальванического хрома (10 ГП а). Микротвердость детонационного покрытия составляет 8,5 ГПа. Причиной снижения твердости детонационного покрытия является частичная потеря углерода и появление в покрытии включений оксидов, что вызвано окислительной средой продуктов детонации. По комплексу показателей твердости, прочности сцепления (более 50 МПа) и пористости покрытия системы WC–9Co–4Cr, напыленные высокоскоростными методами СВГПН и HVOF, имеют преимущество перед гальваническим хромированием. Среди исследованных методов высокоскоростного газотермического напыления покрытия системы WC–9Co–4Cr метод СВГПН характеризуется наиболее высокой производительностью — 15 кг/ч.

Spraying of coatings of WC-9Co-4Cr powder was performed by high-velocity procedures of thermal spraying, using the methods of detonation, supersonic air-gas plasma (SAGP) and oxy-fuel HVOF spraying. Microstructure and properties of produced coatings were investigated. Analysis of results of the coating structure examination showed that during spraying with these methods the dense coatings are formed, consisting of inclusions of tungsten carbide, uniformly distributed in Co-Cr matrix. Porosity of coatings is less than 1 %. Microhardness of SAGP- and HVOF-sprayed coatings is 11.0-11.7GPa. As to the values of microhardness these coatings are superior to those of the galvanic chromium (10 GPa). Microhardness of the detonation coating is 8.5 GPa. The cause of decrease in hardness of the detonation coating is a partial loss of carbon and appearance of oxide inclusions in it, that is caused by the oxidizing medium of the detonation products. By the complex of characteristics of hardness, adhesion strength (more than 50 MPa) and porosity the coatings of WC-9Co-4Cr system, sprayed by SAGP and HVOF methods, are advantageous as compared with the galvanic chrome-plating. Among the investigated methods of high-velocity thermal spraying of coatings of WC-9Co-4Cr system the SAGP method is characterized by the highest efficiency (15 kg/h).