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等离子喷涂技术可应用于工件表面强化和修复,以及具有特殊性能功能涂层的制备,在表面工程中占有重要地位。WC-Co涂层是等离子喷涂常见涂层,因为其高熔点、高硬度,较好的耐磨性能,被广泛的应用于航空、航天和汽车等耐磨零件上。涂层在喷涂过程中主要存在高温氧化,脱碳分解等缺陷,造成涂层质量下降。本课题通过等离子喷涂技术,在Q235钢基体上制备了以Ni80Al为打底层、WC-12Co为工作涂层的复合涂层;以涂层的显微硬度和孔隙率作为性能评价指标,选取喷涂电流、送粉率和喷涂距离等主要影响因素,采用单一因素变量法设计试验方案,选择较好涂层制备工艺;利用SEM、EDS和XRD等分析了涂层的微观形貌及组织成分,测试了涂层截面显微硬度和划痕附着强度,同时,探索了不同冲蚀角下(30°/60°/90°)涂层冲蚀磨损机理,为涂层性能的改善提供一定的实验基础,主要结果如下: (1)当等离子喷涂电流为300A,送粉率50g/min,喷涂距离110mm时,涂层性能较好。当电流在300~400A范围逐渐增大时,涂层显微硬度逐渐减少,孔隙率呈起伏变化影响不大;当送粉率在50~70g/min范围内增大时,涂层显微硬度不断降低,涂层孔隙率不断增大;喷涂距离在100~120mm变化时,喷距在110mm时涂层硬度及孔隙率值较好,喷涂距离较小或变大时,粉末熔化不充分,都易造成粉末沉积率低,涂层组织疏松。 (2)对喷涂原始粉末和涂层进行XRD图谱分析,涂层中不仅有原始喷涂粉末中的WC相,又有大量的W2C和钴的碳化物,如Co3W3C、Co6W6C等新物质相生成,新物质是喷涂粉末在高温等离子焰流中发生氧化脱碳现象产生的。 (3)涂层截面显微硬度随距表面距离增大而逐渐变小,硬化层厚度大约为300μm,涂层硬度有一定的起伏,是由于涂层中WC硬质相与硬度较低的粘结相Co之间分布不均匀所致。划痕试验测得涂层的划痕附着强度达到30N,涂层与基体结合良好。 (4)涂层冲蚀磨损测试结果表明,在冲蚀角为60°时涂层冲蚀磨损率最大,涂层表现出了塑性—脆性复合冲蚀磨损特性。在小角度(30°)冲蚀时,具有较好的抗塑性冲蚀磨损能力,冲蚀磨损主要是微观切削及微疲劳剥落的特征,冲蚀表面冲击划痕较多,存在冲蚀坑及部分碎屑和未熔颗粒;在大角度(90°)时,表现出较好的抗脆性冲蚀性能,涂层磨损主要以锤击作用影响,涂层表面没有明显的划痕存在,孔隙裂纹存在说明冲蚀磨损作用较弱,涂层冲蚀磨损率最低,表现出一定的塑性材料特性。