等离子喷涂具有高保护气氛、高热焓、高反应速度、原位高温快速固结成形及中间环节少等优点,是一项重要的表面处理技术,涂层可以对材料表面进行强化和修复,同时,还可以赋予材料表面特殊的性能,因此等离子喷涂技术在石油管道建设、航空航天工业、汽车制造、工程机械及船舶等领域得到了广泛的应用。本文采用等离子喷涂制备Cr₃C₂-NiCr涂层,首先采用正交实验方案分析确定了最佳喷涂工艺参数,再根据涂层中NiCr含量的不同,分别研究了裸钢与3种涂层在常温下耐蚀性能和相关电化学测试,以及在650℃下恒定空气中抗高温氧化和耐热盐腐蚀性能,用X射线衍射、显微组织分析以及相关物理性能测试等技术对Cr₃C₂-NiCr涂层进行了组织和相关性能研究,并探讨了涂层的高温氧化机理。研究结果表明最优化喷涂工艺参数:电流650 A,喷涂距离110 mm,主气流量67.1 L/min,辅气流量27.2 L/min,载气流量6.14 L/min,送粉速率32.6 g/min,喷枪移动速率100mm/s。等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr涂层呈典型的层状结构,涂层与基体之间以机械结合为主,涂层中存在少量孔隙。盐雾试验与极化曲线、交流阻抗等电化学测试结果表明封孔后涂层的耐蚀性较未封孔涂层及裸钢的耐蚀性能好,且随着涂层中NiCr含量的增加,涂层的自腐蚀电位逐渐增大,而腐蚀电流密度减小,涂层的耐蚀性能提高。高温氧化实验表明Cr₃C₂-NiCr涂层在高温氧化时,首先是表面合金相NiCr被氧化,形成的Ni、Cr的氧化物使得涂层中游离的Cr可与O在晶界处发生氧化反应,而引发Cr的碳化物发生脱碳反应,最终在涂层的表面形成一层致密的的氧化物,组成元素主要为Cr、Ni和O,这一氧化层能有效阻止进一步氧化反应的加深,起到很好的保护基材的作用;涂盐腐蚀后,在涂层的表面形成致密的氧化物,主要为NiO、Cr2O3和NiCr2O4,且涂层在整个高温氧化和涂盐腐蚀过程中未发生脱落和断裂,起到了保护基材的作用。同时实验表明,提高Cr₃C₂-NiCr中NiCr的含量有利于提高涂层的抗高温氧化和高温耐蚀性能。