GCr15 钢对喷涂工艺参数对涂层的结合强度的影响

 GCr15 钢基体上制备 Ni60B 合金涂层，取得了良好结果。试验用的涂层材料为KF-Ni60B 粉末，粒度约为 -140～+325目，粉末的化学成分为 0.5～1.0C、3.0～4.5B、3.5～5.5Si、15.0～20.0Cr、＜5.0Ni，余量 Fe (质量分数，%)。在喷涂前对试样进行预处理: 打磨—超声波清洗—石英砂喷砂—酒精清洗。等离子喷涂时，采用氩气作为载气，氮气为辅气。通过正交试验法分析了喷涂工艺参数对涂层的结合强度的影响，发现其影响顺序自强至弱依次为功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离。
　　从分析分析结果看，对结合强度影响最大的是功率。通常功率过小会造成粉末熔化不良，涂层夹杂生粉较多，沉积效率低。当功率为30 kW 时得到的涂层强度达到 50 MPa 以上，但功率继续增大到35 MPa 及以上时涂层强度急剧下降，表明热喷涂时功率要精确控制，且不可过高。结果表明，功率达 30 kW时 ，已经达到熔融粉末的效果。如功率不断上升甚至过高时，粉末存在烧蚀，涂层的层间会有烟尘，严重影响结合强度，故可判断在 30 kW 时，合金粉末熔合较好，撞击基体时变形也良好。一般而言，粉末在等离子焰流中加热和加速都需要一段时间，需一个合适的喷涂距离。距离过近，会因粉末加热不良，撞击变形不充分; 距离过远则粉末熔化后又冷却，飞行速度也降低，都会影响涂层质量。但由于镍基粉末为自熔性材料，粉末熔点相对较低，易于熔化，在喷涂距离为 90～120 mm 范围内时，飞行中一直保持熔融状态，且与基体润湿性较好，所以喷涂距离对涂层影响不大。
正交试验结果表明，喷涂功率为30 kW，送粉速率为30 g·min-1，主气流量为 75 L·min-1，喷涂距离为105 mm 时，能达到最佳结合强度。在本试验条件和最优组合下，涂层的结合强度可达近59 MPa。

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部
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