等离子喷涂具有高洁净气氛、高热焓、高反应速度、高冷却速度、原位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航空航天、汽车制造、石油化工、工程机械、船舶等领域得到了广泛的应用。本文采用等离子喷涂制备了Cr₃C₂-NiCr涂层,利用MATLAB软件数值模拟了等离子喷涂金属陶瓷粒子的加热加速行为,通过正交试验方案分析了等离子喷涂主要工艺参数对涂层显微硬度的影响,并利用X射线衍射、显微组织分析以及力学性能测试等技术对Cr₃C₂-NiCr涂层进行了组织和性能研究。研究结果表明,随等离子射流出口速度增加,Cr₃C₂-NiCr粒子速度也增加,随粒子尺寸减小,粒子速度增加;等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr粒子的熔化过程及冲击平化变形过程中,Cr₃C₂-NiCr颗粒经历孕育、飞行反应、碰撞沉积等阶段形成目标涂层;影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压,Cr₃C₂-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺是电流500A,电压65V,喷涂距离100mm,送粉气流量7L/min;等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr涂层呈典型的层状结构,致密性优良,涂层中存在少量孔隙,涂层与基体之间以机械结合为主;等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr涂层的孔隙率在1.5%左右,显微硬度为HV 824-HV 900,结合强度大于40MPa,优于其它热喷涂方法制备的Cr₃C₂-NiCr涂层;在摩擦磨损条件下,涂层具有良好的耐磨性,主要以磨粒磨损为主,并出现犁沟和少量的涂层微区剥落;Cr₃C₂-NiCr涂层耐冲蚀性能良好,其中粘结层能够有效地增强涂层与基体的结合强度,从而改善涂层的耐冲蚀性能。本文利用等离子喷涂技术制备的Cr₃C₂-NiCr涂层对石油热采蒸汽管密封圈及石油钻杆扶正器进行了再制造研究,这些再制造产品的性能满足服役要求,试用运行正常。与新品相比,这些再制造产品具有明显的经济成本优势。