粉末結(jié)構(gòu)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(yōu)異的高溫耐磨性、耐蝕性和抗氧化性，廣泛應(yīng)用于連鑄連軋軋輥表面高溫耐磨涂層、航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片耐高溫沖蝕磨損涂層、火力發(fā)電廠燃煤鍋爐“四管”耐高溫燃?xì)鉀_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(yōu)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(zhì)相的體積分?jǐn)?shù)、大小和分布及扁平粒子的厚度、層間結(jié)合狀態(tài)等組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而原始粉末的結(jié)構(gòu)是影響HVOF金屬陶瓷涂層上述結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、顯微硬度和磨粒磨損性能的影響規(guī)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(jù)。

噴涂粉末為采用團(tuán)聚燒結(jié)和燒結(jié)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(shè)備為CH-2000型超音速火焰噴涂系統(tǒng)。噴涂試樣基體材料為中碳鋼，尺寸為20mm×45mm×3mm。試樣經(jīng)表面去油及24目棕剛玉噴砂處理。試驗(yàn)以丙烷為燃?xì)?，氧氣為助燃?xì)猓獨(dú)鉃樗头蹥?。噴涂過程中燃?xì)?、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(yàn)在根據(jù)ASTM-G65-85標(biāo)準(zhǔn)試制的干式橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，磨粒為150μm的棕剛玉，載荷采用5N和13N，橡膠輪轉(zhuǎn)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(shí)間15min。

HVOF噴涂燒結(jié)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(zhì)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。（