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WC和W2C等离子喷涂碳化钨涂层的耐温性能

钨-碳二元系能形成两种晶型的碳化物,即WC和W2C。其中WC是制造硬质合金的主要原料,也是热喷涂领域制备高耐磨涂层的重要原料粉末。WC硬度高,特别是其高温硬度高。WC能很好地被Co、Ni、Fe等金属熔体润湿,尤以钴熔体对WC的润湿性较好。升高温度至金属熔点以上时,WC能溶解在这些金属熔体中,而当温度降低时,又能析出WC。这些优异的性能,使它能用钴或镍等金属做粘结相材料,经高温烧结或包覆处理,形成耐磨性很好的耐磨涂层。
WC的主要缺点是抗高温氧化能力差,在500摄度~800摄度空气中遭受严重氧化,在氧化性气氛中受强热易争解为W2C和碳,即所谓“失碳”。这可通过用耐热抗氧化的金属做包裹层或粘结相,对WC颗粒进行预保护;也可以与TaC、TIC等固溶形成复合碳化物,改善WC的耐热抗氧化性能。WC在Ar气氛中加热至2850摄度仍然稳定,在高温氮气中亦不受影响。
W2C的熔点和硬度都比WC高,它能与WC形成W2C+WC共晶混合物,熔点降低,易于铸造,就是所谓的“铸造碳化钨”或“易熔碳化钨”,其中均含碳量为3.8%~20%(质量),其中含W2C为78%~80%(质量),含WC为20%~22%(质量)。这种铸造碳化钨是成本较低的硬耐磨的一种材料。
WC粉末还可与钴基、镍基和铁基自熔性合金粉末、镍铝自粘结复合粉末进行混合,广泛用于制备高耐磨涂层特别是耐磨粒磨损、硬面磨损和泥砂冲蚀磨损等领域。碳化钨粉末主要用作热喷涂耐磨涂层的原料粉末。
可采用真空等离子喷涂、保护气氛碳化钨等离子喷涂耐磨涂层,但涂层的附着力不佳。
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