流动状态下熔融锌液温度对WC- 12Co 涂层的组织影响

武现朋 郑小平* 田亚强 陈连生

（华北理工大学，河北 唐山063009）

随着科学技术的不断发展进步，金属合金材料的种类在日渐增加，可是多数金属合金材料的防腐性能欠佳，容易受到外界各种环境因素的影响。众所周知，钢铁材料在金属材料之中是应用最广泛常见的，钢铁材料在冶金、建筑、交通、机械、航空航天、海洋工程等等方面都是使用最多的，可是钢铁材料的不耐腐蚀性往往会带来严重的经济损失，因此热喷涂技术作为一种实用性强、防腐性能良好的经济高效的防腐蚀技术得到了广泛应用[1-2]。热喷涂技术制作的涂层可以有效防止熔融锌液腐蚀，避免镀锌生产过程中对钢铁材料的腐蚀[3-5]。

碳化钨涂层采用HV-80 型超音速火焰喷涂设备在Q195 上制备而成，所用熔融锌液是镀锌余液。

1 试验材料与方法

将5.1mm×5mm×100mm 碳化钨涂层试样分别没入420℃、450℃、480℃锌液以每秒一周成6cm 直径圆形进行转动，模拟流动锌液状态下的腐蚀，重复30 次后取出，待碳化钨试样恢复室温后，重复上述实验，分别进行观察总腐蚀时间为1h的碳化钨组织变化和受冷热冲击性，分析流动熔融锌液状态下温度及腐蚀时间对碳化钨涂层的组织与性能影响。

将腐蚀后的涂层试样利用电火花线切割机切割成5.1mm×5mm×8mm 的长方块，以碳化钨涂层的截面当作制备金相的表层面，用镶嵌机进行镶嵌，将镶嵌好的试样依次经过400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#、2500#砂纸进行打磨，直至涂层表面没有明显划痕为止，接着使用抛光机进行机械抛光（使用粒度为2.5μm 的金刚石喷雾抛光剂），然后将抛好的金相试样洗净、吹干。

将制作完成的涂层试样在聚焦离子束场发射扫描电子显微镜（SEM）下进行分析，观察涂层的组织变化，并用扫描电子显微镜附带的能谱（EDS）分析涂层的相成分组成。

2 试验结果与分析

2.1 熔融锌液420℃时对显微组织的影响

图1 是420℃锌液流动腐蚀1h 之后WC-12Co 涂层截面的组织形貌。从图中可以看出，涂层的表层区域没有出现明显的腐蚀痕迹，孔隙也没有增长的情况，1h 时间内锌元素的含量有所增加，并且可以从图中明显看到有亮白色的物质生成。W 与C 的含量相对比较平稳，没有过大的起伏情况，Co 也没有大的变化，依旧主要分布在粘结相区域。相较于未腐蚀前时，动态腐蚀涂层内部锌元素的含量增加，孔隙有所扩大。

2.2 熔融锌液450℃时对显微组织的影响

图2 是450℃锌液流动腐蚀1h 之后WC-12Co 涂层截面的组织形貌。从图中可以看出，涂层的表层区域有出现明显的腐蚀痕迹，孔隙也变得密集起来且有增长的情况，相较于420℃动态腐蚀时，锌元素的含量没有明显的变化，碳元素的含量有了大的起伏变化，当碳多的时候，钨元素的含量就有所下降，可能是由于熔融锌液腐蚀的缘故，让钨与锌发生反应，且自由扩散到了锌液之中，从而降低了钨的含量，而碳元素也就相应的有所增加，钴的含量相较于1h 动态腐蚀时明显的下降减少了，应该是生成了锌钴合金。

而480℃锌液流动腐蚀1h 之后，相较于420℃、450℃动态腐蚀时，锌元素的含量没有明显的变化，碳元素出现密集区，而钨的含量没有过大的起伏变化。在孔隙周围出现大量的亮白色物质W2C，说明熔融锌液通过孔隙向周边腐蚀，从而在孔隙附近出现大量的亮白色物质，钴的含量有严重的下滑区，说明大片的孔隙形成的原因是粘结相钴被熔融锌液腐蚀反应生成金属间化合物，粘结相的消失让涂层中的块状相无法相互链接，从而形成大量的孔隙。虽然只是在孔隙周围发生腐蚀，可是孔隙的增加，必然会导致更多的熔融锌液流入孔隙之中，从而加快腐蚀涂层的速度。出现大量碳元素聚集，应该是钨与锌发生反应且自由扩散到了锌液之中，从而在降低了钨的含量的同时，也增加了碳元素的聚集。

3 结论

3.1 熔融锌液温度越高，对碳化钨涂层的组织影响越大，钨、钴元素的含量越低。

3.2 温度提升到450℃后锌液流动腐蚀1h，涂层内的锌元素不在增加。