螺杆钻具转子表面Ni基WC陶瓷涂层组织及性能研究

来源：激光技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：王晓岗, 张浩, 赵宁, 李建鹏, 王英杰, 李美艳

摘要：为了提高螺杆钻具转子的耐磨损性能和耐腐蚀性能，采用激光熔覆技术在45#钢转子材料表面制备了Ni+50%WC熔覆层，利用扫描电镜分析熔覆层组织特征和WC陶瓷颗粒形态，并利用硬度计、材料性能分析仪和电化学测试系统检测表面性能，评价添加50%WC颗粒对Ni基合金层显微硬度分布、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明，Ni+50%WC熔覆层厚度约为1.35 mm，冶金结合且稀释率低，熔覆层内WC颗粒分布均匀，还伴随着多边形碳化物和晶界网状碳化物析出；得益于固溶强化和析出强化共同作用，Ni+50%WC熔覆层硬度达到577.2 HV0.2；尽管随着转速的增加，失重量略有增大，但Ni+50%WC熔覆层的磨损失重量远低于45#钢，仅为后者的3.5%，且磨痕宽度明显减小，磨损机制转变为磨粒磨损；在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性测试结果证实，Ni+50%WC熔覆层的自腐蚀电流密度仅为0.034603 μA/cm2，是45#钢的0.565%。可见激光熔覆Ni+50%WC复合层能显著提升45#钢耐磨性和耐蚀性能，对于延长螺杆钻具转子的使用寿命及降低维护成本具有重要的意义。

关键词：激光技术, 激光熔覆, Ni基WC陶瓷涂层, 螺杆钻具转子, 耐磨性, 耐腐蚀