專利名稱：一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳化物損失的定量表征方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定量表征方法，適 合定量表征熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中不同失碳形式的失碳量，為研究金屬陶 瓷粒子沉積行為提供了方法。
背景技術：
熱噴涂焰流大多為高溫和氧化氣氛，在熱噴涂碳化物金屬陶瓷涂層過程中過程中 存在因氧化和碳化物顆粒碰撞基體瞬間反彈引起的損失。而金屬陶瓷涂層的磨損性能與 其碳化物含量具有密切關系，基體的硬度與其碳含量密切相關。研究表明，熱噴涂碳化物 金屬陶瓷涂層中碳化物粒子的含量明顯低于原始噴涂粉末中碳化物粒子的含量。因此，對 熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，各種失碳形式的失碳量定量表征，對于優(yōu)化熱噴 涂工藝參數(shù)，控制沉積涂層過程中的碳損失，制備高耐磨損的金屬陶瓷涂層具有重要意義。 通常認為，熱噴涂制備碳化物基金屬陶瓷涂層過程中碳化物粒子的損失即脫碳存在兩種途 徑，一是金屬陶瓷粉末碰撞基體前在噴涂火焰內(nèi)加速加熱階段由于碳化物粒子熔化所導致 的失碳，二是金屬陶瓷粉末碰撞基體形成涂層階段由于碳化物粒子反彈所造成的失碳。然 而，對于熱噴涂制備碳化物基金屬陶瓷涂層過程中上述兩種失碳形式目前還沒有一種定量 測定的方法?；诖?，本專利旨在發(fā)明一種基于實驗定量表征熱噴碳化物金屬陶瓷涂層過 程碳含量損失的方法，為定量研究金屬陶瓷粒子沉積行為提供了方法，為實現(xiàn)基于涂層性 能組織結構的碳化物金屬陶瓷涂層噴涂工藝條件優(yōu)化提供了技術支撐，對于指導碳化物金 屬陶瓷涂層制備具有實際價值。在熱噴碳化物金屬陶瓷涂層失碳機制定量評價理論和研究 方法上具有創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的就在于提供一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定 量表征方法，是尋找一種能對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中不同失碳形式進行分 離和可靠的定量表征的方法，該方法以不同燃氣流量和氧氣流量條件下，水中沉積物的化 學成分來反映粒子與基體碰撞前的化學成分，通過與相應氣體流量條件下基體上沉積涂層 的化學成分比較，獲取粒子飛行過程和碰撞以后階段的成分變化，工藝簡單、可快速、靈活、 方便地定量檢測出熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中不同階段的失碳量，為熱噴碳化 物金屬陶瓷涂層結構制備工藝和性能優(yōu)化提供研究方法。實現(xiàn)上述目的而采取的技術方案，包括(1)測定原始碳化物金屬陶瓷粉末的碳含量CpWt. % ；(2)在金屬、合金或者陶瓷基體上，熱噴涂碳化物金屬陶瓷粉末制備碳化物基金屬 陶瓷涂層，并測定涂層的碳含量Cswt. % ；(3)采用與(2)中沉積涂層完全相同的熱噴涂工藝參數(shù)向盛有水的容器中熱噴涂
3碳化物金屬陶瓷粉末，收集在水中的沉積物，并測定其碳含量CwWt. % ；(4)通過對比原始粉末中碳含量和水中沉積物碳含量，由公式(1)可定量獲得熱 噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，粉末在噴涂火焰內(nèi)加熱加速階段由于碳化物粒子氧 化所造成的失碳量ACy:Δ Cy = Cp-Cff (1)；(5)通過對比水中收集粉末碳含量和同等噴涂條件下基體上沉積涂層碳含量，可 定量獲得熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，由公式(2)粉末與基體碰撞形成涂層階 段由于碳化物顆粒反彈所造成失碳量ACk Δ Ce = Cff-Cs (2)。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果在于，由于采取了以不同燃氣流量和氧氣流量條件下，水中沉積物的化學成分來反映粒 子與基體碰撞前的化學成分，通過與相應氣體流量條件下基體上沉積涂層的化學成分比 較，獲取粒子飛行過程和碰撞以后階段的成分變化的方法技術，因而工藝簡單、可快速、靈 活、方便地定量檢測出熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中不同階段的失碳量，為熱噴 碳化物金屬陶瓷涂層結構制備工藝和性能優(yōu)化提供研究方法。
具體實施例方式包括(1)測定原始碳化物金屬陶瓷粉末的碳含量CpWt. % ；(2)在金屬、合金或者陶瓷基體上，熱噴涂碳化物金屬陶瓷粉末制備碳化物基金屬 陶瓷涂層，并測定涂層的碳含量Cswt. % ；(3)采用與(2)中沉積涂層完全相同的熱噴涂工藝參數(shù)向盛有水的容器中熱噴涂 碳化物金屬陶瓷粉末，收集在水中的沉積物，并測定其碳含量Cwwt. % ；(4)通過對比原始粉末中碳含量和水中沉積物碳含量，由公式(1)可定量獲得熱 噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，粉末在噴涂火焰內(nèi)加熱加速階段由于碳化物粒子氧 化所造成的失碳量ACy:Δ Cy = Cp-Cff (1)；(5)通過對比水中收集粉末碳含量和同等噴涂條件下基體上沉積涂層碳含量，可 定量獲得熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，由公式(2)粉末與基體碰撞形成涂層階 段由于碳化物顆粒反彈所造成失碳量ACk Δ Ce = Cff-Cs (2)。所述的熱噴涂方法可以是超音速火焰噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、普通火焰噴 涂。所述的碳化物金屬陶瓷粉末可以是各類碳化物金屬陶瓷如WC-Co、Cr3C2-NiCr, TiC-Fe0本發(fā)明定量表征方法，以不同燃氣流量和氧氣流量條件下，水中沉積物的化學成 分來反映粒子與基體碰撞前的化學成分，通過與相應氣體流量條件下基體上沉積涂層的化 學成分比較，獲取粒子飛行過程和碰撞以后階段的成分變化。下面依照本發(fā)明的技術方案作出具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明
4并不局限于這些實例。實例1 針對具體的超音速火焰噴涂(HVOF)制備Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層，選用 Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末，氧含量的測定使用了美國Leco公司生產(chǎn)的R0-316型脈沖加熱 庫侖定氧儀。碳含量的確定運用美國Leco公司生產(chǎn)的LS-344型紅外吸收法碳硫測定儀。 實驗結果如下在原始粉末Cp為8. 48%，氧氣流量為447L/min，燃氣流量37L/min，噴涂距 離為210mm的條件下，Cs為6. 61%，Cw為8. 32%，運用公式(1)求得Δ Cy為0.16%，運用 公式(2)求得Δ Ck為2. 71%。實例2 針對具體的超音速火焰噴涂(HVOF)制備Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層，選用 Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末，氧含量的測定使用了美國Leco公司生產(chǎn)的R0-316型脈沖加熱 庫侖定氧儀。碳含量的確定運用美國Leco公司生產(chǎn)的LS-344型紅外吸收法碳硫測定儀。 實驗結果如下在原始粉末Cp為8. 48%，氧氣流量為368L/min，燃氣流量37L/min，噴涂距 離為210mm的條件下，Cs為6. 54%, Cw為8. 36%，運用公式(1)求得ACy為0.12%，運用 公式(2)求得ACk為1.82%。實例3 針對具體的超音速火焰噴涂(HVOF)制備Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層，選用 Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末，氧含量的測定使用了美國Leco公司生產(chǎn)的R0-316型脈沖加熱 庫侖定氧儀。碳含量的確定運用美國Leco公司生產(chǎn)的LS-344型紅外吸收法碳硫測定儀。 實驗結果如下在原始粉末Cp為8. 48%，氧氣流量為447L/min，燃氣流量37L/min噴涂距 離為161. 4mm的條件下，Cs為6. 13%, Cw為8. 32%，運用公式(1)求得Δ Cy為0. 16%，運 用公式(2)求得ACk為2. 19%。
權利要求
一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定量表征方法，其特征在于，包括(1)測定原始碳化物金屬陶瓷粉末的碳含量CPwt.％；(2)在金屬、合金或者陶瓷基體上，熱噴涂碳化物金屬陶瓷粉末制備碳化物基金屬陶瓷涂層，并測定涂層的碳含量CSwt.％；(3)采用與(2)中沉積涂層完全相同的熱噴涂工藝參數(shù)向盛有水的容器中熱噴涂碳化物金屬陶瓷粉末，收集在水中的沉積物，并測定其碳含量CWwt.％；(4)通過對比原始粉末中碳含量和水中沉積物碳含量，由公式(1)可定量獲得熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，粉末在噴涂火焰內(nèi)加熱加速階段由于碳化物粒子氧化所造成的失碳量ΔCYΔCY＝CP CW (1)；(5)通過對比水中收集粉末碳含量和同等噴涂條件下基體上沉積涂層碳含量，可定量獲得熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中，由公式(2)粉末與基體碰撞形成涂層階段由于碳化物顆粒反彈所造成失碳量ΔCRΔCR＝CW CS(2)。
2.根據(jù)權利要求書1所述的一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定量 表征方法，其特征在于，所述的熱噴涂方法可以是超音速火焰噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、 普通火焰噴涂。
3.根據(jù)權利要求書1所述的一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定量 表征方法，其特征在于，所述的碳化物金屬陶瓷粉末可以是各類碳化物金屬陶瓷如WC-Co、 Cr3C2-NiCr λ TiC-Fe0
全文摘要
本發(fā)明公開一種對熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層中碳損失的定量表征方法，通過比較不同燃氣流量和氧氣流量條件下在水中和基體上沉積涂層碳含量，獲取粒子飛行過程和碰撞以后階段的碳含量變化，定量獲得因氧化和粒子反彈引起的失碳量。該發(fā)明表述的基于實驗定量確定碳化物金屬陶瓷涂層沉積過程中各階段失碳量的方法，工藝簡單、可快速、靈活、方便地定量檢測出熱噴涂制備碳化物金屬陶瓷涂層過程中不同階段的失碳量，為熱噴碳化物金屬陶瓷涂層結構制備工藝和性能優(yōu)化提供研究方法。
文檔編號C23C4/10GK101942629SQ20101028509
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者宋杰光, 王洪濤, 紀崗昌 申請人:九江學院