实验选用氧乙炔火焰喷涂工艺在三牙轮钻头用钢20CrMo基体上制备钴基自熔合金粉末涂层,然后使用正交实验法来研究各实验工艺参数对涂层性能的影响,选出最优工艺参数制备涂层后进行氩弧重熔处理,探讨重熔前后涂层组织与性能的变化,分析不同的粉末成分配比对重熔层的组织及力学性能的影响,找出最优合金粉末成分用于三牙轮钻头的强化及修复。实验结果表明：火焰喷涂层和基体之间主要结合方式为机械结合,伴有少量的冶金结合。涂层呈典型的层状结构,由扁平变形粒子、氧化物夹杂、未熔颗粒和孔隙组成。当喷涂层厚度为1.0mm,基体表面粗糙度为6.89μm、喷涂距离为100mm时,涂层综合性能最好,影响综合性能的工艺参数主次关系为喷涂距离、涂层厚度、基体表面粗糙度。火焰喷涂层经过钨极氩弧重熔处理后,重熔层与基体呈冶金结合,组织致密,孔隙率低,结合强度显著提高。重熔层分为重熔区,结合区,热影响区。结合区以平面晶和粗大胞状晶形式生长,结合区附近的重熔区组织为相对较粗的柱状晶,重熔层心部为大小均匀的柱状晶和树枝晶,表层为细小的树枝晶和等轴晶,热影响区为魏氏体组织,组织较为粗大。钴基复合粉末重熔层由γ-Co固溶体和（Cr, Fe）₇C₃、Cr₂₃C₆、Co₆W₆C、WC等相组成。采用重熔处理使喷涂层的硬度、耐磨性等力学性能明显增加,当钴基自熔合金粉末中WC加入量为15%,铬铁加入量为10%时,重熔层具有最好的硬度和耐磨性,洛氏硬度最大值为HRC67.7、显微硬度为HV927.3,最少磨损失重量为0.02g；其耐蚀性也相对较好,腐蚀失重量为0.09g。本文选择最优工艺参数为涂层厚度为1.0mm,基体表面粗糙度为6.891μm、喷涂距离为100mm,最优粉末成分为15%WC、10%铬铁的钴基合金复合粉末对三牙轮钻头进行强化和修复。