D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.014 第27卷第1期 北京科技大学学报 Vol.27 No.1 2005年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2005 粉末的物理性能对热喷涂涂层的影响 陈国安)颜永根)杨王玥》孙祖庆》 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)上海宝钢技术中心，上海201900 3)北京科技大学新金属材料因家重点实验室，北京100083 摘要在SUS316L不锈钢基体上，采用HVOF和DGS两种不同的工艺方法，分别喷涂 WC-12Co和FeAl涂层，观察WC-l2Co和FeAl粉末的颗粒形貌、粒度组成以及DTA,研究它 们对热喷涂涂层质量的影响.通过表面粗糙度、显微硬度、形貌相以及X射线衍射谱等分析 表明，球化程度高，颗粒大小均匀的粉末可使涂层的组织均匀，致密性好，结合强度高，采用 HVOF方法喷涂WC-I2Co涂层的质量最好，而采用DGS工艺喷涂FeAl涂层的工艺参数还有 待于进一步优化. 关键词涂层：热喷涂：颗粒形貌：粒度组成：DTA 分类号TG174.2;TG174.442 热喷涂技术是一种重要的表面改性技术，可 首先对基体进行毛化处理，用多棱的金刚砂 以根据不同地需求使基体表面获得抗腐蚀、抗氧 (直径约为1-2mm),在压缩空气的携带下，喷射 化、耐高温、耐磨损等特殊的物理化学性能川.热 到基体表面，形成粗糙的表面，并且除去表面的 喷涂技术极大地丰富了基材的使用范围.涂层的 氧化层，最后，用压缩空气吹去喷沙面的灰尘， 性能是由喷涂材料、喷涂工艺等多种因素决定 热喷涂工艺采用超音速喷涂(VOF)和爆炸 的，热喷涂材料除应满足使用性能要求外，还应 喷涂(DGS).其主要的工艺参数如下.超音速喷 具有较好的工艺性能如热稳定性、良好的润湿 涂：试样转速120/min,送粉速度80gmin,枪口距 性、喷涂后形成的涂层的热膨胀系数尽可能与基 试样距离即喷涂距离为380mm,爆炸喷涂：炮口 体材料相接近等， 与试样的距离为180mm,炮频4次，压缩空气压 近些年来，超音速喷涂和爆炸喷涂是被广泛 力0.4MPa,粉末流量20gmin,氧气与乙炔的总流 采用的两种喷涂方法，其喷涂的涂层质量较好， 量50L/min,流量比为1：2. 孔隙率低，结合强度高.而WC-12Co和FeAI涂 喷涂完成后，用丙酮溶液配合超声波清洗涂 层是最具代表性的涂层，耐磨耐蚀性能优良， 层，目的是在不破坏涂层的情况下，清除涂层上 本文则主要研究金属粉末材料的物理性能对热 的油污和附着的脏东西 喷涂（超音速喷涂和爆炸喷涂两种不同工艺）涂 层性能的影响， 2实验结果及分析 1实验方法 2.1粉末的物理性能 (1)粉末的形貌.粉末的球化程度越高，其固 基体材料采用SUS316L不锈钢，试样加工成 态流动性越好，在相同的工艺参数下，粉末的球 40mm×50mm×6mm钢板.喷涂粉末采用国产的 化程度越高，喷涂工艺过程越稳定，送粉越顺畅， FeAl粉末（成分为40%Fe)和美国PRAXAIR公司 喷枪的火焰越集中，粉末的沉积效率也越高.相 的WC-12Co烧结粉末（成分为W,12%Co,5%C: 反，粉末的形状不规则，喷枪的火焰容易发散，粉 典型松装密度为3.9gcm3;流动性0.33sg). 末的沉积效率低.由WC-12Co,FeAl粉末的扫描 收稿日期：200309-12修回日期：2003-1105 照片（图1）可以看出：WC-12Co粉末颗粒的形状 作者简介：陈国安(1979)，男，博士研究生 比FeAl粉末规则，而且WC-12Co粉末颗粒比第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 粉末的物理性能对热喷涂涂层 的影响 陈 国安 ” 颜 永根 “ ， 杨 王 明 ” 孙祖庆 ” 北 京科技 大学材料 科 学与工 程 学 院 ， 北 京 上 海 宝钢 技术 中心 ， 上 海 加 北 京 科技大 学新金属 材料 国 家重 点 实验室 ， 北 京 摘 要 在 不 锈钢 基 体上 ， 采用 和 两 种不 同 的工 艺 方 法 ， 分别 喷涂 一 。 和 涂层 ， 观 察 一 。 和 粉末 的颗粒 形 貌 、 粒度 组 成 以及 ， 研 究 它 们 对 热 喷 涂 涂层 质 量 的影 响 通过 表 面 粗糙度 、 显 微 硬度 、 形 貌 相 以及 射 线衍射谱 等 分 析 表 明 ， 球化 程度 高 ， 颗 粒 大 小均匀 的粉末 可 使涂层 的组 织 均匀 ， 致密 性 好 ， 结合 强度 高 采用 方 法 喷涂 一 涂层 的 质 量 最好 ， 而 采用 工 艺 喷涂 涂 层 的工 艺 参 数还 有 待 于 进 一 步优 化 关键词 涂 层 热 喷涂 颗粒 形貌 粒度 组 成 分 类 号 热 喷涂 技 术 是 一种 重 要 的表 面 改性 技 术 ， 可 以根据 不 同地 需求 使 基 体 表 面 获得抗 腐蚀 、 抗氧 化 、 耐 高温 、 耐 磨 损 等特 殊 的物 理 化 学 性 能汇 热 喷涂 技术 极 大地 丰 富 了基 材 的使用 范 围 涂 层 的 性 能 是 由喷涂 材 料 、 喷 涂 工 艺 等 多种 因 素 决 定 的 热 喷 涂材 料 除应 满足 使 用 性 能要 求 外 ， 还 应 具 有 较 好 的工 艺 性 能 如 热 稳 定 性 、 良好 的润 湿 性 、 喷涂 后 形成 的涂层 的热 膨胀 系数 尽 可 能与基 体 材 料 相 接 近 等闭 近些 年来 ， 超 音 速 喷涂 和 爆 炸 喷涂 是被广 泛 采 用 的两 种 喷涂 方 法 ， 其 喷涂 的涂 层 质 量 较 好 ， 孔 隙率 低 ， 结 合 强度 高 ‘ 而 一 和 涂 层 是 最 具 代表 性 的涂 层 ， 耐 磨 耐 蚀 性 能优 良 ‘州 ， 本 文 则 主 要 研 究 金 属 粉 末 材 料 的物 理 性 能 对 热 喷涂 超 音速 喷涂 和 爆 炸 喷涂 两 种 不 同工 艺 涂 层 性 能 的影 响 首 先对 基 体进 行 毛 化 处 理 用 多棱 的金 刚砂 直 径 约 为 一 ， 在 压 缩 空气 的携 带 下 ， 喷射 到基 体 表 面 ， 形 成 粗 糙 的表 面 ， 并 且 除去 表 面 的 氧 化 层 最 后 ， 用 压 缩 空 气 吹 去 喷 沙 面 的灰尘 热 喷 涂 工 艺采 用 超 音 速 喷涂 和 爆炸 喷 涂 其 主 要 的工 艺 参 数 如 下 ， 超 音 速 喷 涂 试 样 转 速 加 ， 送 粉速 度 ， 枪 口 距 试 样 距 离 即喷 涂 距 离 为 爆 炸 喷涂 炮 口 与试 样 的距 离 为 刃 〔 口， 炮 频 次 ， 压 缩 空气 压 力 ， 粉末 流 量 ， 氧气 与 乙 炔 的总流 量 ， 流 量 比为 喷涂 完 成 后 ， 用 丙 酮溶 液 配合 超 声波 清洗 涂 层 ， 目的是 在 不 破 坏 涂 层 的情 况 下 ， 清 除涂 层 上 的油污 和 附着 的脏 东西 实验 方 法 基 体材 料 采 用 不 锈 钢 ， 试 样 加 工 成 巧 钢 板 喷涂 粉 末 采用 国产 的 粉 末 成 分 为 和 美 国 公 司 的 一 烧 结粉 末 成 分 为 ， ， 典型松 装 密 度 为 留 ， 流 动 性 收稿 日期 一华 修 回 日期 一 刁 作 者简介 陈 国安 一 ， 男 ， 博 士 研 究生 实验 结 果 及 分 析 粉 末 的物 理 性 能 粉 末 的形 貌 粉 末 的球 化 程 度 越 高 ， 其 固 态 流 动 性 越 好 在 相 同 的 工 艺 参 数 下 ， 粉 末 的球 化程度越 高 ， 喷涂 工 艺过程越稳 定 ， 送 粉越顺 畅 ， 喷枪 的火焰 越 集 中 ， 粉 末 的沉 积 效 率 也越 高 相 反 ， 粉 末 的形状 不 规 则 ， 喷枪 的火焰 容 易发散 ， 粉 末 的沉 积 效 率低 由 一 ， 粉 末 的扫 描 照 片 图 可 以看 出 一 粉末颗 粒 的形 状 比 粉 末 规 则 ， 而 且 一 。 粉 末 颗 粒 比 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．01．014