Особенности металлургических процессов при плазменно-дуговом напылении покрытий, полученных из стальной проволоки с порошковыми наполнителями WC и WC–Co

Abstract

В поиске эффективных материалов для получения плазменно-дуговых покрытий в ИЭС им. Е.О. Патона разработаны стальные проволоки с наполнителями из тугоплавких соединений. На установке PLAZER-30 получены качественные плазменные покрытия. Изучены структура, твердость и фазовые превращения, происходящие в проволоках с карбидными наполнителями (WС и WC–Co) при нагреве в защитной среде, а также в покрытиях, полученных из этих проволок в процессе напыления. При получении покрытий из проволок с наполнителем WC (коэффициент заполнения 43 %) происходит разложение исходного карбида, обогащение железной матрицы легирующими элементами с последующей ее закалкой. Микротвердость покрытия составляет 4,5 ГПа. В покрытии, полученном из проволоки с наполнителем WC–Со (коэффициент заполнения 35 %), частично сохранились исходные карбиды, а также получены двойные ν-карбиды Co₃W₃C и Co₃W₉C₄. Эти карбиды, упрочняя железную матрицу, образуют бездефектные покрытия с микротвердостью 6,5 ГПа. Исследования проволоки с наполнителем WC и WC–Со при нагреве в защитной атмосфере показали возможность сохранения в значительном количестве карбидной составляющей. Это открывает перспективы выбора оптимальных режимов напыления и составов плазмообразующего газа, которые обеспечивают получение качественных плазменно-дуговых покрытий с более высокой твердостью.

During search for the effective materials for producing plasma-arc coatings the steel wires with fillers of refractory compounds were developed at the E.O. Paton Electric Welding Institute. The quality plasma coatings were produced in the equipment PLAZER-30. Studied were structure, hardness and phase transformations, occurring in wires with carbide fillers (WC and WC–Co) during heating in shielding medium, as well as in coatings, produced of these wires in the spraying process. During producing of coatings with WC filler (43 % coefficient of filling ) the decomposition of the initial carbide, enrichment of iron matrix with alloying elements with next its hardening take place. Microhardness of coating is 4.5 GPa. In the coating, produced of wire with filler WC–Co (35 % coefficient of filling) the initial carbides are partially retained, and the double η-carbides Co₃W₃C and Co₃W₉C₄ are also produced. These carbides, hardening the iron matrix, form defect-free coatings with microhardness 6.5 GPa. The investigations of wire with filler WC and WC–Co during heating in the shielding atmosphere showed the feasibility of retaining of a carbide component in a large amount. This opens up the prospects of selection of optimum conditions of spraying and compositions of the plasma-forming gas, which provide the quality plasma-arc coatings with a higher hardness.