覃群+王天國

摘 要：本文通過在Cr12MoV鋼表面上進行NiCrCoAl合金的等離子噴涂，研究工藝參數(shù)對合金涂層的性能影響，以期獲得優(yōu)化的噴涂工藝參數(shù)，從而提高涂層的結(jié)合性。

關鍵詞：等離子噴涂； Cr12MoV；金涂層

等離子噴涂等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性的技術，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。 等離子涂技術是采用由直流電驅(qū)動的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。本文通過在Cr12MoV鋼表面上噴涂一層NiCrCoAl涂層，研究工藝參數(shù)對等離子噴涂NiCrCoAl合金涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。

1 實驗過程

試驗采用的基體材料為Cr12MoV鋼，選用等離子噴涂的打底層材料為NiCrCoAl+氧化釔復合粉末，其粒度范圍為140μm～350μm。用鋸條將噴涂后的試樣切開。取切割后的試樣依次在粒度為280#，320#，400#的砂紙上粗磨，然后在600#，1000#的砂紙上細磨，磨至表面十分光滑、僅有均勻細微劃痕為準。然后用粒度為2.5μm的拋光劑在拋光機上拋磨好的試樣，至表面為光滑鏡面反射無劃痕為準。拋光完成后將試樣沖洗干凈并吹干。經(jīng)腐蝕后在光學顯微鏡下觀察確認試樣符合要求后，用金相顯微鏡拍攝金相照片。利用金相照片進行金相分析。

2 實驗結(jié)果分析

圖1是NiCrCoAl粉末的SEM圖片。從圖中可以看出，顆粒團聚在一起形成規(guī)則條狀，粒度分布較均勻，范圍約為50～140um。

圖1 NiCrCoAll粉末的SEM照片

等離子噴涂涂層的厚度是衡量涂層質(zhì)量的重要指標之一。涂層的厚度在很大程度上影響著產(chǎn)品的可靠性和使用價值。通過對涂層厚度的檢測，除了評定有公差指標或修復尺寸要求的工件是否合理外，還能直接或間接地評估涂層的耐蝕性、耐磨性等性能。因此它是在涂層質(zhì)量檢驗和工藝研究中普遍采用的一個指標。圖a、b、c、d其余噴涂參數(shù)一樣，電流分別為300A、350A、370A、400A，可以看出他們的涂層厚度呈遞增趨勢，說明電流的增大使涂層厚度增加，噴涂粉末熔化率升高，涂層沉積性趨于好轉(zhuǎn)。

（a） （b）

（c） （d）

硬度是材料抵抗堅硬物體的壓入所表現(xiàn)的變形和破裂的抗力。抗力越大，硬度越高，所以硬度是材料的一種重要的機械性能，在等離子噴涂涂層硬度檢驗中，常用顯微硬度法來檢測等離子噴涂材料的硬度。實驗操作時需仔細小心，施加載荷要盡量平穩(wěn)、均勻，不得有沖擊和震動。測試時，所得壓痕應為輪廓清晰的棱形，壓痕的測量務求準確，以保證檢驗結(jié)果的精度。

本實驗硬度測量方法采用顯微硬度法（維氏硬度）。顯微硬度法是采用顯微硬度計上特制的金剛石壓頭，在一定靜負荷的作用下，壓入試樣涂層表面，得到相應的正方角錐體壓痕。然后用硬度計上測微目鏡將壓痕放大一定的倍率，再測量其壓痕對角線長度。測量10次取平均值。

由表1可以看出，a、b、c、d試樣的顯微硬度，這四個試樣均是以氬氣作為主氣進行噴涂，電流分別為300A、350A、370A、400A，其余參數(shù)相同。由實驗結(jié)果可以看出，隨著電流密度增大，樣品的硬度有增大的趨勢，結(jié)合孔隙率分析，c試樣的涂層最為致密，孔隙率最低。顯微硬度與孔隙率有很大相關性，孔隙率越大，涂層組織越松散，顯微硬度越小。

表1 顯微硬度均值

試樣 a b c d

平均值/HV 215.65 224.52 246.82 238.15

3 結(jié)論

本文通過設計不同參數(shù)進行等離子噴涂，對等離子噴涂NiCrCoAl的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化；研究了NiCrCoAl涂層的涂層組織和性能，得出以下結(jié)論：

3.1 對于不同的噴涂電流，電流越大，等離子焰流的熱焓越高，粉末融化越充分，粉末沉積效率更高。但是電流過高會導致粉末燒損，且對基體熱影響大，影響涂層的結(jié)合力。

3.2 通過本次試驗研究，等離子噴涂NiCrCoAl粉末的最佳參數(shù)為電流400A，電壓36V，氬氣流量3000L/h，氫氣流量20L/h，噴距為100mm，送粉度率為6，噴槍移動速度為5mm/s。

參考文獻

[1] 張東輝，郝勇超.國內(nèi)外等離子噴涂設備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].航空制造技術，2003，7：23-24.

[2] 韓蜂，王豫躍，楊冠軍等.電弧功率對液料等離子噴涂TiO2納米涂層結(jié)構(gòu)的影響 [J].中國表面工程，2003，3：36-40.

[3] 杜今忠，董世運，徐維普.高能高速熱噴涂工藝的發(fā)展及應用[J].焊接技術，2004， 33（2）：26-28.

[4] 周靜，韋云隆，張隆平等.等離子噴涂耐磨層及熱障涂層的新進展[J].表面技術，2001，30（2）：23-25.

[5] 賈光耀，王耀明，張聯(lián)盟.等離子噴涂金屬基熱障涂層的研究[J].陶瓷科學與技術，2002，1：4-6.

[6] 彭坤，王飚，諸小麗.等離子噴涂陶瓷復材的性能和應用及其展望[J].昆明理工大學學報，2001，2（26）：41-45.

[7] 徐雪霞，閻殿然.等離子噴涂梯度耐熱陶瓷涂層的研究展望[J].河北工業(yè)科技，2002，1（19）：1-3.

[8] 吳子健，張虎寅，呂艷紅.熱噴涂納米涂層制備方法及材料的研究現(xiàn)狀和展望[J].材料保護，2005，10（38）：44-47.

基金項目： 湖北省教育廳科學技術研究計劃指導性項目（B20102006）。

作者簡介：覃群（1981- ），女，講師，研究方向：金屬材料。

摘 要：本文通過在Cr12MoV鋼表面上進行NiCrCoAl合金的等離子噴涂，研究工藝參數(shù)對合金涂層的性能影響，以期獲得優(yōu)化的噴涂工藝參數(shù)，從而提高涂層的結(jié)合性。

關鍵詞：等離子噴涂； Cr12MoV；金涂層

等離子噴涂等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性的技術，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。 等離子涂技術是采用由直流電驅(qū)動的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。本文通過在Cr12MoV鋼表面上噴涂一層NiCrCoAl涂層，研究工藝參數(shù)對等離子噴涂NiCrCoAl合金涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。

1 實驗過程

試驗采用的基體材料為Cr12MoV鋼，選用等離子噴涂的打底層材料為NiCrCoAl+氧化釔復合粉末，其粒度范圍為140μm～350μm。用鋸條將噴涂后的試樣切開。取切割后的試樣依次在粒度為280#，320#，400#的砂紙上粗磨，然后在600#，1000#的砂紙上細磨，磨至表面十分光滑、僅有均勻細微劃痕為準。然后用粒度為2.5μm的拋光劑在拋光機上拋磨好的試樣，至表面為光滑鏡面反射無劃痕為準。拋光完成后將試樣沖洗干凈并吹干。經(jīng)腐蝕后在光學顯微鏡下觀察確認試樣符合要求后，用金相顯微鏡拍攝金相照片。利用金相照片進行金相分析。

2 實驗結(jié)果分析

圖1是NiCrCoAl粉末的SEM圖片。從圖中可以看出，顆粒團聚在一起形成規(guī)則條狀，粒度分布較均勻，范圍約為50～140um。

圖1 NiCrCoAll粉末的SEM照片

等離子噴涂涂層的厚度是衡量涂層質(zhì)量的重要指標之一。涂層的厚度在很大程度上影響著產(chǎn)品的可靠性和使用價值。通過對涂層厚度的檢測，除了評定有公差指標或修復尺寸要求的工件是否合理外，還能直接或間接地評估涂層的耐蝕性、耐磨性等性能。因此它是在涂層質(zhì)量檢驗和工藝研究中普遍采用的一個指標。圖a、b、c、d其余噴涂參數(shù)一樣，電流分別為300A、350A、370A、400A，可以看出他們的涂層厚度呈遞增趨勢，說明電流的增大使涂層厚度增加，噴涂粉末熔化率升高，涂層沉積性趨于好轉(zhuǎn)。

（a） （b）

（c） （d）

硬度是材料抵抗堅硬物體的壓入所表現(xiàn)的變形和破裂的抗力?？沽υ酱螅捕仍礁?，所以硬度是材料的一種重要的機械性能，在等離子噴涂涂層硬度檢驗中，常用顯微硬度法來檢測等離子噴涂材料的硬度。實驗操作時需仔細小心，施加載荷要盡量平穩(wěn)、均勻，不得有沖擊和震動。測試時，所得壓痕應為輪廓清晰的棱形，壓痕的測量務求準確，以保證檢驗結(jié)果的精度。

本實驗硬度測量方法采用顯微硬度法（維氏硬度）。顯微硬度法是采用顯微硬度計上特制的金剛石壓頭，在一定靜負荷的作用下，壓入試樣涂層表面，得到相應的正方角錐體壓痕。然后用硬度計上測微目鏡將壓痕放大一定的倍率，再測量其壓痕對角線長度。測量10次取平均值。

由表1可以看出，a、b、c、d試樣的顯微硬度，這四個試樣均是以氬氣作為主氣進行噴涂，電流分別為300A、350A、370A、400A，其余參數(shù)相同。由實驗結(jié)果可以看出，隨著電流密度增大，樣品的硬度有增大的趨勢，結(jié)合孔隙率分析，c試樣的涂層最為致密，孔隙率最低。顯微硬度與孔隙率有很大相關性，孔隙率越大，涂層組織越松散，顯微硬度越小。

表1 顯微硬度均值

試樣 a b c d

平均值/HV 215.65 224.52 246.82 238.15

3 結(jié)論

本文通過設計不同參數(shù)進行等離子噴涂，對等離子噴涂NiCrCoAl的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化；研究了NiCrCoAl涂層的涂層組織和性能，得出以下結(jié)論：

3.1 對于不同的噴涂電流，電流越大，等離子焰流的熱焓越高，粉末融化越充分，粉末沉積效率更高。但是電流過高會導致粉末燒損，且對基體熱影響大，影響涂層的結(jié)合力。

3.2 通過本次試驗研究，等離子噴涂NiCrCoAl粉末的最佳參數(shù)為電流400A，電壓36V，氬氣流量3000L/h，氫氣流量20L/h，噴距為100mm，送粉度率為6，噴槍移動速度為5mm/s。

參考文獻

[1] 張東輝，郝勇超.國內(nèi)外等離子噴涂設備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].航空制造技術，2003，7：23-24.

[2] 韓蜂，王豫躍，楊冠軍等.電弧功率對液料等離子噴涂TiO2納米涂層結(jié)構(gòu)的影響 [J].中國表面工程，2003，3：36-40.

[3] 杜今忠，董世運，徐維普.高能高速熱噴涂工藝的發(fā)展及應用[J].焊接技術，2004， 33（2）：26-28.

[4] 周靜，韋云隆，張隆平等.等離子噴涂耐磨層及熱障涂層的新進展[J].表面技術，2001，30（2）：23-25.

[5] 賈光耀，王耀明，張聯(lián)盟.等離子噴涂金屬基熱障涂層的研究[J].陶瓷科學與技術，2002，1：4-6.

[6] 彭坤，王飚，諸小麗.等離子噴涂陶瓷復材的性能和應用及其展望[J].昆明理工大學學報，2001，2（26）：41-45.

[7] 徐雪霞，閻殿然.等離子噴涂梯度耐熱陶瓷涂層的研究展望[J].河北工業(yè)科技，2002，1（19）：1-3.

[8] 吳子健，張虎寅，呂艷紅.熱噴涂納米涂層制備方法及材料的研究現(xiàn)狀和展望[J].材料保護，2005，10（38）：44-47.

基金項目： 湖北省教育廳科學技術研究計劃指導性項目（B20102006）。

作者簡介：覃群（1981- ），女，講師，研究方向：金屬材料。

摘 要：本文通過在Cr12MoV鋼表面上進行NiCrCoAl合金的等離子噴涂，研究工藝參數(shù)對合金涂層的性能影響，以期獲得優(yōu)化的噴涂工藝參數(shù)，從而提高涂層的結(jié)合性。

關鍵詞：等離子噴涂； Cr12MoV；金涂層

等離子噴涂等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性的技術，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。 等離子涂技術是采用由直流電驅(qū)動的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。本文通過在Cr12MoV鋼表面上噴涂一層NiCrCoAl涂層，研究工藝參數(shù)對等離子噴涂NiCrCoAl合金涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。

1 實驗過程

試驗采用的基體材料為Cr12MoV鋼，選用等離子噴涂的打底層材料為NiCrCoAl+氧化釔復合粉末，其粒度范圍為140μm～350μm。用鋸條將噴涂后的試樣切開。取切割后的試樣依次在粒度為280#，320#，400#的砂紙上粗磨，然后在600#，1000#的砂紙上細磨，磨至表面十分光滑、僅有均勻細微劃痕為準。然后用粒度為2.5μm的拋光劑在拋光機上拋磨好的試樣，至表面為光滑鏡面反射無劃痕為準。拋光完成后將試樣沖洗干凈并吹干。經(jīng)腐蝕后在光學顯微鏡下觀察確認試樣符合要求后，用金相顯微鏡拍攝金相照片。利用金相照片進行金相分析。

2 實驗結(jié)果分析

圖1是NiCrCoAl粉末的SEM圖片。從圖中可以看出，顆粒團聚在一起形成規(guī)則條狀，粒度分布較均勻，范圍約為50～140um。

圖1 NiCrCoAll粉末的SEM照片

等離子噴涂涂層的厚度是衡量涂層質(zhì)量的重要指標之一。涂層的厚度在很大程度上影響著產(chǎn)品的可靠性和使用價值。通過對涂層厚度的檢測，除了評定有公差指標或修復尺寸要求的工件是否合理外，還能直接或間接地評估涂層的耐蝕性、耐磨性等性能。因此它是在涂層質(zhì)量檢驗和工藝研究中普遍采用的一個指標。圖a、b、c、d其余噴涂參數(shù)一樣，電流分別為300A、350A、370A、400A，可以看出他們的涂層厚度呈遞增趨勢，說明電流的增大使涂層厚度增加，噴涂粉末熔化率升高，涂層沉積性趨于好轉(zhuǎn)。

（a） （b）

（c） （d）

硬度是材料抵抗堅硬物體的壓入所表現(xiàn)的變形和破裂的抗力。抗力越大，硬度越高，所以硬度是材料的一種重要的機械性能，在等離子噴涂涂層硬度檢驗中，常用顯微硬度法來檢測等離子噴涂材料的硬度。實驗操作時需仔細小心，施加載荷要盡量平穩(wěn)、均勻，不得有沖擊和震動。測試時，所得壓痕應為輪廓清晰的棱形，壓痕的測量務求準確，以保證檢驗結(jié)果的精度。

本實驗硬度測量方法采用顯微硬度法（維氏硬度）。顯微硬度法是采用顯微硬度計上特制的金剛石壓頭，在一定靜負荷的作用下，壓入試樣涂層表面，得到相應的正方角錐體壓痕。然后用硬度計上測微目鏡將壓痕放大一定的倍率，再測量其壓痕對角線長度。測量10次取平均值。

由表1可以看出，a、b、c、d試樣的顯微硬度，這四個試樣均是以氬氣作為主氣進行噴涂，電流分別為300A、350A、370A、400A，其余參數(shù)相同。由實驗結(jié)果可以看出，隨著電流密度增大，樣品的硬度有增大的趨勢，結(jié)合孔隙率分析，c試樣的涂層最為致密，孔隙率最低。顯微硬度與孔隙率有很大相關性，孔隙率越大，涂層組織越松散，顯微硬度越小。

表1 顯微硬度均值

試樣 a b c d

平均值/HV 215.65 224.52 246.82 238.15

3 結(jié)論

本文通過設計不同參數(shù)進行等離子噴涂，對等離子噴涂NiCrCoAl的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化；研究了NiCrCoAl涂層的涂層組織和性能，得出以下結(jié)論：

3.1 對于不同的噴涂電流，電流越大，等離子焰流的熱焓越高，粉末融化越充分，粉末沉積效率更高。但是電流過高會導致粉末燒損，且對基體熱影響大，影響涂層的結(jié)合力。

3.2 通過本次試驗研究，等離子噴涂NiCrCoAl粉末的最佳參數(shù)為電流400A，電壓36V，氬氣流量3000L/h，氫氣流量20L/h，噴距為100mm，送粉度率為6，噴槍移動速度為5mm/s。

參考文獻

[1] 張東輝，郝勇超.國內(nèi)外等離子噴涂設備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].航空制造技術，2003，7：23-24.

[2] 韓蜂，王豫躍，楊冠軍等.電弧功率對液料等離子噴涂TiO2納米涂層結(jié)構(gòu)的影響 [J].中國表面工程，2003，3：36-40.

[3] 杜今忠，董世運，徐維普.高能高速熱噴涂工藝的發(fā)展及應用[J].焊接技術，2004， 33（2）：26-28.

[4] 周靜，韋云隆，張隆平等.等離子噴涂耐磨層及熱障涂層的新進展[J].表面技術，2001，30（2）：23-25.

[5] 賈光耀，王耀明，張聯(lián)盟.等離子噴涂金屬基熱障涂層的研究[J].陶瓷科學與技術，2002，1：4-6.

[6] 彭坤，王飚，諸小麗.等離子噴涂陶瓷復材的性能和應用及其展望[J].昆明理工大學學報，2001，2（26）：41-45.

[7] 徐雪霞，閻殿然.等離子噴涂梯度耐熱陶瓷涂層的研究展望[J].河北工業(yè)科技，2002，1（19）：1-3.

[8] 吳子健，張虎寅，呂艷紅.熱噴涂納米涂層制備方法及材料的研究現(xiàn)狀和展望[J].材料保護，2005，10（38）：44-47.

基金項目： 湖北省教育廳科學技術研究計劃指導性項目（B20102006）。

作者簡介：覃群（1981- ），女，講師，研究方向：金屬材料。