超音速火焰喷涂制备耐磨耐温的非晶涂层

铁基金属玻璃具有超高的强度和硬度，优异的耐腐蚀和耐磨性，优异的软磁性能以及较低的材料成本，是工程应用中的有前途的材料。但是，这些材料的有限的玻璃形成能力和固有的脆性极大地限制了它们作为结构材料的广泛应用。幸运的是，通过热喷涂技术制造非晶态涂层，包括等离子喷涂，电弧喷涂，爆轰喷涂，激光加工，高速氧气燃料（HVOF），高速空气燃料（HVAF）是克服上述问题并扩展表面保护应用的有效方法。基于HVOF技术，HVAF利用压缩空气代替纯氧作为喷涂的助燃介质，并允许更高的粉末进料速度，从而减少氧化，提高涂层密度和硬度，增强附着力并降低制备成本。

由于高硬度和降低的杨氏模量，铁基非晶涂层表现出优于常规结晶钢（CS），硬Cr和Al2O3涂层的耐磨性。此外，铁基非晶涂层的高硬度和非晶态微观结构使其在含沙腐蚀液中具备优异的耐腐蚀性能。用Al2O3颗粒增强的铁基非晶态复合涂层在空气和NaCl溶液中也显示出硬度和耐磨性的良好组合。Dandan Liang使用活化燃烧HVAF（AC-HVAF）热喷涂系统制备了标称成分为Fe43Cr20Mo10W4C15B6Y2的铁基非晶涂层。涂层的物相结构如图1所示，粉末及涂层在HVAF系统中均能保持较高的非晶度，证明了HVAF系统对成分敏感及温度敏感型粉末影响较小，可以拓展到金属粉体制备中。粉末和涂层的DSC曲线基本相似。也说明了上述观点，喷涂过程并未改变物相；制备好的涂层硬度区间为900-1200HV0.1,高温下涂层硬度跃升至1200HV0.1；耐磨性能与316涂层对比如图3，显然非晶涂层的磨损率在多种工况下均明显小于不锈钢。新型Fe-Cr-Mo-W-C-B-Y AC具有相当优异的高温耐磨性，证明了其作为用于苛刻高温应用的耐磨涂料的重要前景。

图1 粉末及涂层的XRD图谱 及DSC曲线

图2 超音速火焰喷涂制备的非晶涂层硬度

图3 超音速火焰喷涂制备的非晶涂层与不锈钢涂层在不同温度下的耐磨性对比