碳化鎢塗層失效原因分析

金屬表面噴塗碳化鎢（WC）目的如下：一是增加碳化鎢噴塗與金屬之間的粘接强度，以增加附著力；二是增加碳化鎢噴塗的功能，如防腐蝕、防止磨損和潤滑等特殊功能。這主要是由于WC塗層具有良好的附著力、極壓性和耐高溫性，可以有效防止工件表面損壞。但由于受到各方面因素的影響，碳化鎢塗層會失效。下面我們一起來瞭解一下WC塗層失效原因分析。

一、塗層耐磨性能測試

研究表明，不經熱處理WC塗層的耐磨性能優于熱處理後的WC塗層。經過5 min磨損後，噴塗態WC塗層的磨損處于相對穩定的平臺階段，磨損量隨時間變化很小；但是，經過熱處理的Almen試片的磨損質量却一直處于上升階段，這表明Almen試片的表面塗層經過熱處理後耐磨性能明顯减弱，磨損過程中塗層的脫落得不到遏制。

二、微觀分析

磨粒磨損是通過磨粒的切削作用使被磨工件的表面産生劃痕，進而損失工件的自身質量。噴塗態塗層經過磨損後表面只出現很淺的劃痕，表面的顆粒由于磨損過程中的擠壓而變得緻密。這就表明了噴塗態的塗層有良好的耐磨性能，幷且隨著磨損時間的延長，塗層的耐磨損性能逐漸穩定。在進行熱處理後，塗層經磨損後表面出現片狀剝落，從而使塗層的自身質量有較大損失。幷且在隨後的磨損過程中，片狀剝落處會出現嚴重的應力集中現象，導致塗層磨損加劇，所以質量損失一直處于上升狀態。

裂紋擴展是碳化鎢塗層剝落的主要原因。通過觀察塗層在受壓情况蔔裂紋的擴展情况，就可以分析塗層耐磨性能的優劣。利用顯微硬度計在碳化鎢塗層表面壓出菱形壓坑，以便觀察裂紋的擴展情况。

在受到菱形壓頭擠壓以後，噴塗態的塗層表面上未出現明顯的裂紋擴展，而熱處理態的塗層中却存在明顯的裂紋擴展。裂紋的擴展取决于塗層所受的應力狀態，這表明熱處理後塗層的應力狀態與噴塗態相比發生了變化，幷由此引起了塗層性能的變化。

三、塗層內應力分析

通過應力分析可以看出，熱處理後塗層原有的壓應力呈現衰减地變化，這種變化使得塗層的性能隨之改變，在超音速火焰噴塗的WC塗層中，壓應力的存在抑制了裂紋的擴展，使得該塗層具有優异的耐磨性能。但是經過熱處理後，塗層的壓應力衰减，使得裂紋的擴展相對容易，幷在表面形成片狀脫落，塗層的使用性能受到嚴重影響。因此，WC塗層在使用過程中一定要注意溫度控制，幷注意采用冷却介質保護。

總的來說，在磨損過程中，熱處理態的塗層表面上存在塊狀的脫落；經擠壓後，熱處理態的塗層出現明顯的連續狀裂紋；當壓應力减小時，碳化鎢塗層上的裂紋很容易擴展，進而導致耐磨性降低。

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