超音速火焰喷涂工艺

王小兵，杨定磊

中车成都机车车辆有限公司，四川 成都 610511

1 超音速火焰喷涂工艺概述

超音速火焰喷涂是利用高压氧气与丙烷、丙烯等碳氢系燃气或航空煤油、酒精等液体燃料在燃烧室或特殊的喷嘴中燃烧产生高温高压焰流，其温度可达3200℃，速度高达1500m/s以上[1]。将粉末沿轴向或径向送进火焰中，产生熔化或半熔化的粒子，其高速撞击在基体表面上沉积形成涂层[2]。由于其优异的耐磨损性，超音速火焰喷涂沉积的WC基涂层已经广泛用于机械部件受到严重磨损的许多工业领域[3-4]。文章采用超音速火焰（HVOF）喷涂技术在0Cr18Ni9（ASTM 304）奥氏体不锈钢基材上制备纳米WC-10Co4Cr涂层，利用回归正交设计法对其喷涂工艺进行优化设计。通过光学显微镜分析WC-10Co4Cr涂层的微观组织结构，并对涂层进行孔隙率、显微硬度、厚度的测定，从而确定喷涂的最佳工艺和对涂层的组织性能进行分析。

2 实验材料及实验方法

2.1 实验材料

实验选用的基材为0Cr18Ni9（ASTM 304）奥氏体不锈钢，其化学成分和力学性能如表1、表2[5]所示，各种实验所用的试样规格尺寸如表3所示。

表1 304奥氏体不锈钢的化学成分含量 单位：wt%

表2 304奥氏体不锈钢的力学性能

表3 各种实验所对应的试样规格尺寸

实验所用的喷涂粉末为纳米WC-10Co4Cr粉末，粉末的纯度、粒度、流动性和松装密度等性能如表4所示，粉末的形貌如图1所示。

表4 试验用粉末的粒度、流动性和松装密度

图1 试验纳米WC-10Co4Cr粉末的形貌

2.2 实验方法

实验WC-10Co4Cr涂层喷涂工艺采用16组不同喷涂工艺进行试件对比，喷涂工艺优选实验方案如表5所示。……