در این پژوهش بهبود خواص سایشی پوشش های پاشش حرارتی wc-co با توجه به اصلاح ترکیب شیمیایی فاز زمینه مدنظر قرار گرفته است. در این رابطه یکی از راه های پیشنهادی، ایجاد یک لایه از جنس نیکل فسفر بر روی پودر اولیه است. در این پژوهش با ایجاد این لایه به روش الکترولس و به ضخامت های حدود 2، 3 و 4 میکرومتر به دور ذرات پودر اولیه wc-12co، سه ترکیب پودر بدست آمد. در ایتدا شرایط حمام الکترولس در دمای 85- 82 درجه سانتیگراد و ph روی 4/5 و دور همزن روی500 دور در دقیقه بهینه شد و سپس ظرفیت حمام برای ایجاد پوشش به ضخامت حداقل 1 میکرومتر روی ذرات، 40 گرم در لیتر تعیین گردید. لایه های نیکل فسفر اعمال شده به دور ذرات ، از تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به eds مشاهده شد و تغییرات ضخامت لایه ها و درصد پوشش نیکل نیز به کمک آنالیز تصویری محاسبه شد. هم چنین با انجام آنالیزxrd روی پودرها ، تغییرات فازی قبل و بعد از پوشش دهی مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که یک پیک کوچک نیکل به الگوی پراش پودر اولیه اضافه شده است. پس از تولید انبوه پودرها، پوشش های با سه ترکیب فوق به روش پاشش hvof روی سطح دیسک های فولادی اعمال شدند و درصد تخلخل و خواص سایشی آن ها با پوشش معمول wc-12co مورد مقایسه قرار گرفت. آنالیزxrd و تصاویر sem بدست آمده از سطح مقطع پوشش ها نشان داد که در نمونه های جدید، تجزیه کاربید تنگستن کاهش چشمگیری داشته است. با انجام آنالیز تصویری بر روی تصاویر بدست آمده، تخلخل پوشش ها نیز کاهش داشت، به گونه ای که از 2/3درصد در پوشش wc-12co به 0/3 در نمونه با ضخامت لایه نیکل 3/81رسید و با انجام آزمون سختی از سطح مقطع پوشش ها، بیشترین سختی نیز برای این نمونه بدست آمد. هم چنین در بررسی خواص سایشی نمونه های جدید، محدوده ضریب اصطکاک در دمای پائین، 0/4و در دمای 700 درجه سانتیگراد، 0/2 بدست آمد و میزان سایش نیز در مقایسه با پوشش معمول wc-12co کاهش بسیار خوبی داشت. در آزمون سایش دمای بالای این پوشش ها ضمن حفظ برخی از ذرات کاربید تنگستن از تجزیه، روی سطح پوشش، فیلم اکسیدی بسیار پایداری تشکیل شد که خاصیت روانکاری سطح را افزایش داد.

مواد تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار تفت¬جوشی شده به دلیل داشتن تلفیقی از سختی و چقرمگی بالا به عنوان گزینه¬ی مناسبی برای گستره¬ی وسیعی از کاربردهای مقاوم به سایش نظیر ابزارهای برش¬کاری و سوراخ¬کاری و ساخت قالب¬های اکستروژن استفاده می¬شوند. اما بکارگیری ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار جهت تولید پوشش¬های نانوساختار بوسیله¬ی فرایند پاشش شعله¬ای پرسرعت، منجر به افت مقاومت سایشی در مقایسه با پوشش¬های میکروساختار متعارف شده است. این رفتار به دلیل نسبت بسیار بالای سطح-به-حجم ذرات تنگستن مونوکارباید نانومتری است که تجزیه و دکربوراسیون شدید آن¬ها را در حین پاشش شعله¬ای پرسرعت در پی¬ داشته و منجر به ایجاد فازهای نامطلوب غیرتنگستن مونوکارباید می¬شود. بنابراین، هدف از این پژوهش، بهبود پایداری حرارتی و رفتار تریبولوژیکی پوشش¬های تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار تولید شده با روش پاشش شعله¬ای پرسرعت است. در این راستا، ابتدا فرایند الکترولس مس و نیکل هریک بطور مجزا بر روی ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار (ms-wc12) انجام شده و ذرات پودر روکش¬دارِ cu/ms-wc و ni/ms-wc تولید و تحت پاشش قرارگرفتند. در ادامه، تأثیر روکش¬های الکترولس مس و نیکل بر میزان دکربوراسیون تنگستن مونوکارباید در حین فرایند پاشش، بررسی شد. با توجه به تأثیر بسیار مطلوب روکش الکترولس نیکل بر افزایش پایداری حرارتی تنگستن مونوکارباید و کاهش چشمگیر میزان دکربوراسیون، ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار (ns-wc) از طریق آسیاکاری مکانیکی تولید شده و روکش الکترولس نیکل بر روی سطح آن¬ها ایجاد شد؛ بدین¬ترتیب، ذرات پودر ni/ns-wc نیز تولید شده و تحت پاشش قرارگرفت. ویژگی¬های پوشش¬های بدست آمده شامل میکروساختار، چگونگی رشد دانه¬های تنگستن مونوکارباید نانومتری، خواص مکانیکی، مقاومت اکسیداسیون دمای بالا، رفتار سایشی دمای محیط و دمای بالا مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان داد که انجام فرایند الکترولس مس بر روی ذرات پودرتنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار منجر به انحلال شدید کبالت در حمام الکترولس و جایگزینی مس بجای آن بر روی سطح و نیز درون ذرات اولیه شد. مشاهدات انجام شده از سطح مقطع ذرات پودر cu/ms-wc تضعیف اتصال تنگستن مونوکارباید به زمینه و گسستگی آن را به¬ روشنی نشان داد. در مقابل، انجام فرایند الکترولس نیکل بر روی ذرات پودر تنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار سبب تشکیل یک لایه¬ی متراکم و یکنواخت از نیکل پیرامون ذرات اولیه با ضخامت 5/1-5/0 میکرومتر شد. ارزیابی¬های میکروساختاری و مقایسه¬ی مقدار کربن موجود در پودرهای اولیه و پوشش¬ها، دکربوراسیون ناچیز تنگستن مونوکارباید در پوشش ni/ms-wc در حدود 6/2 درصد را نشان داد درحالی که تنگستن مونوکارباید در پوشش¬های ms-wc12 و cu/ms-wc به¬ترتیب به میزان 3/16 و 2/21 درصد دکربوره شد. در مقایسه با پوشش ms-wc12، در پوشش ns-wc پیک¬های تنگستن دی کارباید (w2c) با شدت بیشتری در الگوی پراش پرتوی ایکس مشاهد شدند؛ این نتیجه، به همراه افت چشمگیر مقدار کربن به میزان 8/36 درصد، تأیید نمود که ذرات ns-wc متحمل دکربوراسیون به¬مراتب شدیدتری نسبت به ذرات پودر ms-wc12 در حین پاشش می¬شوند. در مقابل، پوشش ni/ns-wc عمدتاً از فازهای تنگستن مونوکارباید و زمینه-ی فلزی کبالت/نیکل تشکیل شده و الگوی پراش پرتوی ایکس این پوشش یک پیک بسیار کوچک از فاز تنگستن دی کارباید را با شدت بسیار کمتر در مقایسه با ms-wc12 و ns-wc نشان داد. همچنین، میزان دکربوراسیون تنگستن مونوکارباید در پوشش ni/ns-wc برابر با 4/5 درصد بدست آمد که در مقایسه با پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc به¬ترتیب به میزان 66 و 85 درصد کاهش نشان داد. پوشش ni/ms-wc میانگین میکروسختی معادل با 1168 ویکرز را ارائه داد که نشان¬دهنده¬ی سختی بالاتر آن در مقایسه با پوشش ms-wc12 (1120 ویکرز) است. از سوی دیگر، پوشش¬های نانوساختار ns-wc و ni/ns-wc به¬ترتیب با میکروسختی 1185 و 1214 ویکرز، میانگین سختی نسبتاً بالاتری را در مقایسه با پوشش¬های میکروساختار ارائه کردند. چقرمگی شکست پوشش ni/ms-wc برابر با mpa.m1/2 86/9 بدست آمد که در حدود 60 درصد بیشتر از پوشش ms-wc12 (mpa.m1/2 76/5) است. از سوی دیگر، چقرمگی شکست پوشش¬های ni/ns-wc و ns-wc برابر با mpa.m1/2 32/10 و 12/5 اندازه¬گیری شد که به¬ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را در مقایسه با سایر پوشش¬ها نشان دادند. ارزیابی مقاومت اکسیداسیونی در بازه¬ی دمایی 800-600 درجه¬ سانتیگراد نشان داد که کینتیک اکسیداسیون برای پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc از قانون خطی (با انرژی فعال¬سازی به¬ترتیب برابر با 4/90 و 9/78 کیلوژول بر مول) و در مورد پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc از قانون پارابولیک (با انرژی فعال¬سازی به¬ترتیب برابر با 212 و 5/197 کیلوژول بر مول) پیروی می کند. نرخ سایش دمای محیط پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc به¬ترتیب معادل با 4-10×1/10 و 4-10×7/14 میلی¬گرم بر متر اندازه¬گیری شد، درحالی¬که پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc با 4-10×2/3 و 4-10×5/2 میلی¬گرم بر متر، نرخ سایش بسیار کمتری را ارائه می¬کنند. این مقادیر، رشد قابل ملاحظه¬ی مقاومت سایشی پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc به میزان بیش از 68 و 78 درصد نسبت به پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc را نشان داد. همچنین، ارزیابی نرخ سایش پوشش¬های مختلف در دمای 700 درجه سانتیگراد نمایانگر پایین¬ترین مقاومت سایشی برای پوشش ns-wc (با نرخ سایش 4-10×7/91 میلی¬گرم بر متر با روش اندازه¬گیری و 4-10×3/119 میلی¬گرم بر متر از طریق محاسبه) و بالاترین مقاومت سایشی برای پوشش ni/ns-wc (با نرخ سایش 4-10×27/25 میلی-گرم بر متر با روش اندازه¬گیری و 4-10×17/24 میلی¬گرم بر متر با روش محاسبه) بود.