基体温度对超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层性能的影响

凤国保，李志忠，王幸福

（1.安徽省威龙再制造科技股份有限公司，安徽马鞍山 243000；2.中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所，安徽合肥 230031）

引言

热喷涂NiCr-Cr3C2涂层具有优异的耐磨损、耐腐蚀、抗高温氧化等综合性能，广泛应用于关键部件的表面强化或尺寸修复，如柴油机缸套、铜结晶器及沉没辊防护、锅炉四管的抗高温氧化腐蚀器件等。超音速火焰喷涂（HVOF）工艺火焰温度适中，粒子飞行速度高，在火焰中停留时间短[1]，因此，HVOF方法制备的NiCr-Cr3C2等涂层具有氧化烧损低、结构致密、结合强度高等优点[2-3]，目前已成为金属陶瓷涂层优先选用的制备方法[1]。

然而，受限于热喷涂技术特点，HVOF涂层因贴片沉积不可避免会形成层状结构[2]，同时因淬火效应以及应变失配造成的残余应力[4]，将严重影响界面强度及其力学性能，进而影响涂层的使用性能。研究表明，热喷涂涂层结构及其性能取决于喷涂粒子在基体表面的贴片沉积以及贴片间的结合情况，而其又与喷涂粒子尺寸结构、制备工艺以及基体特征等密切相关。关于HVOF喷涂粉体选择[5]、工艺参数[6]优化、基体粗化处理[7]等问题，已有大量研究，而基体预热温度等前处理环节则关注较少。实际上，在等离子喷涂、电弧喷涂、激光熔覆等工艺中，基体温度对涂层界面状态以及涂层质量的影响作用已有大量讨论[8-10]，这些工艺的特点是在涂层制备过程中，喷涂粒子温度较高，几乎处于完全熔融状态，较高的基体预热温度有利于喷涂熔滴的铺展。……