工程科学学报，第37卷，第12期：1617-1623,2015年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.12:1617-1623,December 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.12.013;http://journals..ustb.edu.cn 超音速火焰喷涂WC一12C0涂层的滑动磨损特性 刘建金”，崔照雯”，贾成厂)四，李斌”，王大峰”，梁栋” 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)装甲兵工程学院装备再制造工程系，北京100072 ☒通信作者，E-mail:jcc@usth.cdu.cn 摘要利用超音速火焰喷涂工艺在铜基复合材料表面制备WC一12C0涂层.分析了涂层的微观结构、相组成和含量以及表 面和截面硬度，并对涂层的摩擦磨损性能进行测试.结果表明：涂层组织和截面硬度分布均匀，耐磨性好，摩擦过程中会形成 两种摩擦膜.磨损率随载荷增加而呈增大趋势，随转速的增加呈先减小后增大的趋势.涂层最适用的环境为300~500r· m和2~3N,磨损率与滑动速度间的回归方程满足一元二次函数：磨损率与载荷间的回归方程满足指数方程. 关键词金属陶瓷涂层：超音速火焰喷涂：滑动磨损：磨损特性：磨损率：摩擦系数 分类号TG174.442 Sliding-wear characteristics of WC-12Co HVOF thermal spraying coatings LIU Jian-jin,CUl Zhao-weng,JIA Cheng-chang,LI Bin,WANG Da-feng,LIANG Dong 1)School of Material Science and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Faculty of Remanufacturing Engineering,Academy of Armored Forces Engineering,Beijing 100072,China Corresponding author,E-mail:jce@ustb.edu.en ABSTRACT WC-12Co coatings were prepared on copper matrix composites by high velocity oxygen-fuel flame(HVOF)thermal spraying.Their microstructure,surface and cross-section hardness,composition and content of phases,and tribological behavior were studied.The results show that the coatings appear uniform microstructure and high hardness.During the wear,two kinds of tribofilms form.The most suitable condition for the coatings is 300-500rminand 2-3N.The wear rate increases with increasing load.While the rotating speed increases,the wear rate presents a trend of first decreasing and then increasing.The fitting equations between wear rate and sliding speed and between wear rate and normal load are quadratic and exponential,respectively. KEY WORDS cermet coatings:HVOF thermal spraying:sliding wear:wear characteristics:wear rate:friction coefficient 金属陶瓷涂层具有极高的耐高温、耐氧化和耐磨 能高，这是由于超音速火焰喷涂具有高的喷射速度，较 损性能，常作为表面防护材料广泛地应用于各个领域 低的加热温度，有效减小喷涂熔滴与大气的作用时间， WCCo涂层是硬面涂层，WC具有良好的喷涂性和耐 提高涂层的致密度，限制WC硬质颗粒的分解，因此超 磨性，而C0黏结相的存在使涂层具有一定的强度和韧 音速火焰喷涂广泛应用于工业领域6 性，采用热喷涂法制备的WC-C0涂层具有极高的耐 WCCo涂层耐磨性的研究大都集中于大载荷和 磨性、耐蚀性、抗高温氧化等性能 大滑动速度，而对于小载荷和小滑动速条件下的研究 超音速火焰喷涂是由日本Jet-Kote公司研制出来 较少.因此，本实验采用超音速火焰喷涂法在铜基复 的喷涂方法，通过燃料与氧气燃烧产生热源，采用超音 合材料上制备了WCH2C0涂层，在小载荷和小转速条 喷涂法得到的WCC。涂层性能比等离子喷涂涂层性 件下对摩擦磨损性能进行研究，并对磨损率一滑动速 收稿日期：201408-10 基金项目：“十二五“装备预先研究资助项目(51326020202)工程科学学报，第 37 卷，第 12 期: 1617--1623，2015 年 12 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 12: 1617--1623，December 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 12． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 超音速火焰喷涂 WC--12Co 涂层的滑动磨损特性 刘建金1) ，崔照雯1) ，贾成厂1) ，李 斌2) ，王大峰1) ，梁 栋1) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 装甲兵工程学院装备再制造工程系，北京 100072  通信作者，E-mail: jcc@ ustb． edu． cn 摘 要 利用超音速火焰喷涂工艺在铜基复合材料表面制备 WC--12Co 涂层． 分析了涂层的微观结构、相组成和含量以及表 面和截面硬度，并对涂层的摩擦磨损性能进行测试． 结果表明: 涂层组织和截面硬度分布均匀，耐磨性好，摩擦过程中会形成 两种摩擦膜． 磨损率随载荷增加而呈增大趋势，随转速的增加呈先减小后增大的趋势． 涂层最适用的环境为 300 ～ 500 r· min － 1和 2 ～ 3 N，磨损率与滑动速度间的回归方程满足一元二次函数; 磨损率与载荷间的回归方程满足指数方程． 关键词 金属陶瓷涂层; 超音速火焰喷涂; 滑动磨损; 磨损特性; 磨损率; 摩擦系数 分类号 TG174. 442 Sliding-wear characteristics of WC--12Co HVOF thermal spraying coatings LIU Jian-jin1) ，CUI Zhao-weng1) ，JIA Cheng-chang1)  ，LI Bin2) ，WANG Da-feng1) ，LIANG Dong1) 1) School of Material Science and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Faculty of Ｒemanufacturing Engineering，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China  Corresponding author，E-mail: jcc@ ustb． edu． cn ABSTＲACT WC--12Co coatings were prepared on copper matrix composites by high velocity oxygen-fuel flame( HVOF) thermal spraying． Their microstructure，surface and cross-section hardness，composition and content of phases，and tribological behavior were studied． The results show that the coatings appear uniform microstructure and high hardness． During the wear，two kinds of tribofilms form． The most suitable condition for the coatings is 300--500 r·min － 1 and 2--3 N． The wear rate increases with increasing load． While the rotating speed increases，the wear rate presents a trend of first decreasing and then increasing． The fitting equations between wear rate and sliding speed and between wear rate and normal load are quadratic and exponential，respectively． KEY WOＲDS cermet coatings; HVOF thermal spraying; sliding wear; wear characteristics; wear rate; friction coefficient 收稿日期: 2014--08--10 基金项目: “十二五“装备预先研究资助项目( 51326020202) 金属陶瓷涂层具有极高的耐高温、耐氧化和耐磨 损性能，常作为表面防护材料广泛地应用于各个领域． WC--Co 涂层是硬面涂层，WC 具有良好的喷涂性和耐 磨性，而 Co 黏结相的存在使涂层具有一定的强度和韧 性，采用热喷涂法制备的 WC--Co 涂层具有极高的耐 磨性、耐蚀性、抗高温氧化等性能［1--5］ 超音速火焰喷涂是由日本 Jet-Kote 公司研制出来 的喷涂方法，通过燃料与氧气燃烧产生热源，采用超音 喷涂法得到的 WC--Co 涂层性能比等离子喷涂涂层性 能高，这是由于超音速火焰喷涂具有高的喷射速度，较 低的加热温度，有效减小喷涂熔滴与大气的作用时间， 提高涂层的致密度，限制 WC 硬质颗粒的分解，因此超 音速火焰喷涂广泛应用于工业领域［6--8］． WC--Co 涂层耐磨性的研究大都集中于大载荷和 大滑动速度，而对于小载荷和小滑动速条件下的研究 较少． 因此，本实验采用超音速火焰喷涂法在铜基复 合材料上制备了 WC--12Co 涂层，在小载荷和小转速条 件下对摩擦磨损性能进行研究，并对磨损率--滑动速