粉末結構對HVOF噴涂Cr3C2-25%NiCr涂層組織及磨粒磨損性能的影響

Cr3C2-25%NiCr金屬陶瓷涂層由于在950℃下具有優異的高溫耐磨性、耐蝕性和抗氧化性，廣泛應用于連鑄連軋軋輥表面高溫耐磨涂層、航空渦輪發動機渦輪葉片耐高溫沖蝕磨損涂層、火力發電廠燃煤鍋爐“四管”耐高溫燃氣沖蝕磨損涂層等。研究表明，超音速火焰(HVOF)噴涂Cr3C2-25%NiCr涂層具有優異的耐磨損、耐腐蝕性能。Cr3C2-25%NiCr金屬陶瓷涂層的耐磨性與涂層中碳化物硬質相的體積分數、大小和分布及扁平粒子的厚度、層間結合狀態等組織結構有關，而原始粉末的結構是影響HVOF金屬陶瓷涂層上述結構參量的重要因素。因此，本文研究了粉末制備工藝和磨損工藝條件對涂層組織結構、顯微硬度和磨粒磨損性能的影響規律，為合理選擇噴涂粉末，獲得良好耐磨性能的涂層提供依據。

噴涂粉末為采用團聚燒結和燒結包覆工藝制備的商用Cr3C2-25%NiCr粉末，兩種粉末的粒度均為-50+15μm。兩種粉末的表面形貌均為近似球形。噴涂設備為CH-2000型超音速火焰噴涂系統。噴涂試樣基體材料為中碳鋼，尺寸為20mm×45mm×3mm。試樣經表面去油及24目棕剛玉噴砂處理。試驗以丙烷為燃氣，氧氣為助燃氣，氮氣為送粉氣。噴涂過程中燃氣、氧氣和送粉氣的壓力保持不變，分別為0.4、0.55和0.35MPa，流量分別為33、549和33L/min。磨粒磨損試驗在根據ASTM-G65-85標準試制的干式橡膠輪磨粒磨損試驗機上進行，磨粒為150μm的棕剛玉，載荷采用5N和13N，橡膠輪轉速為60r?min-1，橡膠輪直徑為220mm，磨料(棕剛玉)直徑分別為150、250μm，磨損時間15min。

HVOF噴涂燒結包覆Cr3C2-25%NiCr粉末所制備的涂層具有更低的孔隙率、更高的顯微硬度和更好的耐磨粒磨損性能。兩種涂層的磨損質量損失均顯著小于20G鍋爐鋼，且隨著磨損載荷和磨粒尺寸的增加而增加。（