辛蔚等：热喷涂制备非晶合金涂层性能的研究进展 315· Sliding direction (a) rsplat nitia Crack propagation Debris Delamination (b) Oxide layer Oxidative products Debris Intersplat Delamination 图7铁基非品合金涂层在不同条件下的高温摩擦学模拟图叭(a)真空：(b)大气 Fig.7 Modeling illustrations of the elevated-temperature tribology process for the Fe-based ACs (a)vacuum (b)air 0.1ms 0.2-0.5ms1 ①Oxide layer Ball Ball Ball 4 ②Cracks 3 ③Pits Coating Coating ② Coating 4 Smashed regions Amorphous phase Amorphous/nano- Severe ⑤Delaminations crystalline phase crystallization Oxidative wear with Hardness Brittleness delamination wear increased increased Delamination wear with oxidative wear 图8铁基非品合金涂层磨损机理图两 Fig.Schematic diagram showing the wear mechanisms in the Fe-based amorphous coating 综上所述，非晶合金涂层特殊的微观组织结 音速火焰喷涂制备了一种Fe4sCr1sMo14C1sB6Y2非 构决定了其具有良好的耐磨性，而包括非晶含 品合金涂层，并对比研究了基体、非品合金涂层 量，孔隙、裂纹、氧化物等涂层缺陷在内的多种 和316L不锈钢在中性盐雾环境条件下的腐蚀性 因素，通过影响涂层微观组织结构从而影响了 能.如图9所示，研究表明，涂层相较于基体具有 涂层耐磨性的发挥，因此通过调节喷涂工艺参 更高的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度，说明相 数、涂层热处理等方法均可以通过提高涂层质量 较于基体，涂层表现出更优异的耐蚀性，而 来提高其耐磨性.而且在不同工况下，非晶合金 316L不锈钢相较于涂层表现出了更高的腐蚀电位 涂层表现出不同的摩擦磨损机制，这些理论也为 和更低的腐蚀电流密度，但涂层的钝化区宽度高 热喷涂非晶合金涂层的工业应用研究打下良好 于316L不锈钢，说明涂层在腐蚀条件下更容易自 基础. 发地钝化形成保护层，耐蚀性相对更好，而且通过 2.2耐蚀性 中性盐雾实验也可发现该涂层具有良好的抵抗长 由于不同于传统合金的晶体结构，非晶合金几 期腐蚀的能力，有很大的工业应用潜力. 乎不含晶界这种传统的晶体缺陷，由于腐蚀一般 wang等B利用超音速火焰喷涂制备了一种 起源于晶界处，因此非晶合金的耐蚀性优于传统 Fe42.87Cr15.9gMo16.33C1s.94B8.88非晶合金涂层，并对 合金，但影响非品合金涂层的耐蚀性的因素还有 比研究了涂层与不锈钢在2molL的NaOH溶液 很对，例如涂层的孔隙率、厚度、元素种类、热处理 和质量分数3.5%的NaC1溶液中的耐蚀性，研究 工艺等均会对非晶合金涂层的耐蚀性产生影响. 表明，无论在中性盐溶液或是碱性溶液中，非晶合 Huang等3在AISI1045低碳钢基体上利用超 金涂层相较不锈钢涂层均具有更高的腐蚀电位，综上所述，非晶合金涂层特殊的微观组织结 构决定了其具有良好的耐磨性，而包括非晶含 量，孔隙、裂纹、氧化物等涂层缺陷在内的多种 因素，通过影响涂层微观组织结构从而影响了 涂层耐磨性的发挥. 因此通过调节喷涂工艺参 数、涂层热处理等方法均可以通过提高涂层质量 来提高其耐磨性. 而且在不同工况下，非晶合金 涂层表现出不同的摩擦磨损机制，这些理论也为 热喷涂非晶合金涂层的工业应用研究打下良好 基础. 2.2    耐蚀性 由于不同于传统合金的晶体结构，非晶合金几 乎不含晶界这种传统的晶体缺陷，由于腐蚀一般 起源于晶界处，因此非晶合金的耐蚀性优于传统 合金. 但影响非晶合金涂层的耐蚀性的因素还有 很对，例如涂层的孔隙率、厚度、元素种类、热处理 工艺等均会对非晶合金涂层的耐蚀性产生影响. Huang 等[35] 在 AISI 1045 低碳钢基体上利用超 音速火焰喷涂制备了一种 Fe48Cr15Mo14C15B6Y2 非 晶合金涂层，并对比研究了基体、非晶合金涂层 和 316L 不锈钢在中性盐雾环境条件下的腐蚀性 能. 如图 9 所示，研究表明，涂层相较于基体具有 更高的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度，说明相 较 于 基 体 ， 涂 层 表 现 出 更 优 异 的 耐 蚀 性 . 而 316L 不锈钢相较于涂层表现出了更高的腐蚀电位 和更低的腐蚀电流密度，但涂层的钝化区宽度高 于 316L 不锈钢，说明涂层在腐蚀条件下更容易自 发地钝化形成保护层，耐蚀性相对更好，而且通过 中性盐雾实验也可发现该涂层具有良好的抵抗长 期腐蚀的能力，有很大的工业应用潜力. Wang 等[36] 利用超音速火焰喷涂制备了一种 Fe42.87Cr15.98Mo16.33C15.94B8.88 非晶合金涂层 ，并对 比研究了涂层与不锈钢在 2 mol·L−1 的 NaOH 溶液 和质量分数 3.5% 的 NaCl 溶液中的耐蚀性，研究 表明，无论在中性盐溶液或是碱性溶液中，非晶合 金涂层相较不锈钢涂层均具有更高的腐蚀电位， Sliding direction Intersplat Crack initiation Crack propagation Oxidative products Oxide layer Intersplat Debris Debris Delamination Delamination (a) (b) 图 7    铁基非晶合金涂层在不同条件下的高温摩擦学模拟图[33] . （a）真空；（b）大气 Fig.7    Modeling illustrations of the elevated-temperature tribology process for the Fe-based ACs[33] : (a) vacuum; (b) air Amorphous phase Oxidative wear with delamination wear Amorphous/nano￾crystalline phase Hardness increased Severe crystallization Brittleness increased Delamination wear with oxidative wear Coating Coating Coating Ball Ball Ball Oxide layer Cracks Pits Smashed regions Delaminations ① ① ① ① ② ② ② ② ③ ③ ③ ③ ④ ④ ⑤ ⑤ 0.1 m·s−1 0.2−0.5 m·s−1 1 m·s−1 图 8    铁基非晶合金涂层磨损机理图[34] Fig.8    Schematic diagram showing the wear mechanisms in the Fe-based amorphous coating[34] 辛    蔚等： 热喷涂制备非晶合金涂层性能的研究进展 · 315 ·