粉末结构对HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层组织及磨粒磨损性能的影响

Cr3C2-25%NiCr金属陶瓷涂层由于在950℃下具有优异的高温耐磨性、耐蚀性和抗氧化性，广泛应用于连铸连轧轧辊表面高温耐磨涂层、航空涡轮发动机涡轮叶片耐高温冲蚀磨损涂层、火力发电厂燃煤锅炉“四管”耐高温燃气冲蚀磨损涂层等。研究表明，超音速火焰(HVOF)喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能。Cr3C2-25%NiCr金属陶瓷涂层的耐磨性与涂层中碳化物硬质相的体积分数、大小和分布及扁平粒子的厚度、层间结合状态等组织结构有关，而原始粉末的结构是影响HVOF金属陶瓷涂层上述结构参量的重要因素。因此，本文研究了粉末制备工艺和磨损工艺条件对涂层组织结构、显微硬度和磨粒磨损性能的影响规律，为合理选择喷涂粉末，获得良好耐磨性能的涂层提供依据。

喷涂粉末为采用团聚烧结和烧结包覆工艺制备的商用Cr3C2-25%NiCr粉末，两种粉末的粒度均为-50+15μm。两种粉末的表面形貌均为近似球形。喷涂设备为CH-2000型超音速火焰喷涂系统。喷涂试样基体材料为中碳钢，尺寸为20mm×45mm×3mm。试样经表面去油及24目棕刚玉喷砂处理。试验以丙烷为燃气，氧气为助燃气，氮气为送粉气。喷涂过程中燃气、氧气和送粉气的压力保持不变，分别为0.4、0.55和0.35MPa，流量分别为33、549和33L/min。磨粒磨损试验在根据ASTM-G65-85标准试制的干式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行，磨粒为150μm的棕刚玉，载荷采用5N和13N，橡胶轮转速为60r•min-1，橡胶轮直径为220mm，磨料(棕刚玉)直径分别为150、250μm，磨损时间15min。

HVOF喷涂烧结包覆Cr3C2-25%NiCr粉末所制备的涂层具有更低的孔隙率、更高的显微硬度和更好的耐磨粒磨损性能。两种涂层的磨损质量损失均显著小于20G锅炉钢，且随着磨损载荷和磨粒尺寸的增加而增加。（