再制造作为一种新兴产业,是我国实施可持续发展战略过程中的关键一步。再制造修复作为再制造过程中的关键环节,决定着再制造产品的质量。再制造修复技术可利用修复涂层的特有性能对零部件的损伤部位进行修复,使得再制造产品的质量可达到甚至超过新品。大型风机的造价高昂、附加值高,具有很高的再制造价值。风机叶轮的失效行为多是受到固体颗粒冲蚀和磨损引起的,利用涂层对其进行再制造修复意义重大。Cr3C2-NiCr涂层具有优良的耐磨、耐蚀性,将其应用于风机叶轮、轮轴等部位可有效提升风机服役性能。孔隙作为涂层的一种固有结构,是影响涂层质量的关键因素。以涂层孔隙为研究点,面向涂层在浸油环境下的耐磨性能以及中性盐雾腐蚀环境下的耐冲蚀性能,开展Cr3C2-NiCr涂层的制备工艺研究。首先,研究了喷涂工艺对涂层孔隙形貌的影响作用。喷涂功率、送粉速率和喷涂距离是影响涂层孔隙形貌的三个主要因素,通过单因素试验改变喷涂工艺条件来调控涂层内部的孔隙形貌。在一定范围内,当喷涂功率由25kW增加到45kW时,涂层孔隙率由17.67%降到3.07%。当送粉速率由18g/min逐渐增加到45g/min时,涂层孔隙率出现先降低后升高的现象,孔隙率由5.69%降到2.45%后增至5.20%。当喷涂距离由80mm逐渐增加到100mm时,孔隙率由4.08%增至5.57%。由于沉积环境的不同,涂层会出现“孔隙聚集”现象,孔隙多集中于涂层靠近结合界面的位置。涂层整体孔隙率越高,其等效直径大的孔隙比重越大,各涂层孔隙的等效直径多集中于2μm以下。孔隙形状则具有较大的随机性,多以等轴或近等轴孔隙为主。其次,研究了孔隙对涂层显微硬度分布的影响规律。将涂层分为近表面区域、中心区域和近结合界面区域,分别统计不同区域的孔隙分布,研究发现涂层内部显微硬度的分布与孔隙分布有关。“孔隙聚集”现象不可避免,但可通过调控喷涂工艺有效减少孔隙结构,从而使Cr3C2-NiCr功能层的显微硬度增加。然后,研究了喷涂功率、送粉速率和喷涂距离三种喷涂工艺参数之间的交互作用对孔隙率和显微硬度的影响。利用响应曲面法设计了中心复合试验,优化了涂层的孔隙率和显微硬度。研究表明,送粉速率和喷涂距离的交互作用对涂层孔隙率和显微硬度的影响显著,而喷涂功率与其他影响因子的交互作用影响不显著。在试验选取的工艺范围内,Cr3C2-NiCr涂层孔隙率最小预估值为2.216%,相应的喷涂功率P = 37.63kW,送粉速率F=32.14g/min,喷涂距离D =84.71mm。Cr3C2-NiCr涂层显微硬度最大预估值为1030.8HV,此时喷涂功率P=39.16kW,送粉速率F= 31.94g/min,喷涂距离D=93.54mm。由回归模型得到的响应曲线可知,涂层孔隙率与显微硬度存在负相关关系,即涂层孔隙率越大,显微硬度越小。最后,对不同孔隙率涂层在浸油环境下的耐磨性能和盐雾腐蚀环境下的抗冲蚀性能进行了评价,分析了涂层内部不同的孔隙结构对其浸油摩擦行为和腐蚀后抗冲蚀行为的影响机制。在浸油摩擦环境下,对于同种涂层,增大载荷可以有降低涂层的摩擦系数,而在同种载荷下,提高孔隙率可降低涂层的摩擦系数,但是孔隙率越高,其磨损失重量越高。不同孔隙率涂层在浸油环境下磨损机制不同,高孔隙率涂层主要是磨粒磨损,低孔隙率涂层则主要是粘着磨损。在盐雾腐蚀环境下,Cr3C2-NiCr涂层孔隙率越高,耐腐蚀性能越差。盐雾腐蚀改变了Cr3C2-NiCr涂层的冲蚀磨损机制,腐蚀后的涂层抗冲蚀性能下降较为严重,且孔隙率越大,腐蚀涂层的抗冲蚀性能越差。改善Cr3C2-NiCr涂层的耐盐雾腐蚀性能可有效提高涂层在海洋环境下的抗冲蚀性能。