摘要
Fe基非晶合金以其低成本、高性能受到广泛的关注和应用，但受限于大块非晶制备方面的困难，Fe基非晶涂层得到了高度的重视。在众多涂层制备技术当中，等离子喷涂以其高效率、低成本、易操作等优势而备受关注。然而等离子喷涂粒子的累加沉积特性决定了涂层-基体和涂层中扁平粒子之间的有限结合，并造成涂层中出现孔隙等缺陷，显著降低涂层的性能。改善涂层层间结合的主要手段之一是提高碰撞粒子的温度和熔化状态。研究表明利用高熔点材料包覆低熔点粉末进行喷涂时，可以显著提高粒子温度和熔化状态，进而改善粒子间的结合。本研究以石墨部分包覆的Fe基非晶粉末作为喷涂材料，一方面利用等离子焰流中包覆石墨对Fe基非晶颗粒的加热来提高粒子温度，以改善粒子间结合；另一方面利用涂层中的残留石墨在摩擦条件下形成的固体润滑膜来改善涂层的减磨性能。 基于此，本研究通过机械球磨法制备石墨部分包覆的Fe基非晶粉末，研究球磨转速、球磨时间和球料比等球磨参数对包覆粉表面包覆状态（包覆率、包覆层厚度）的影响。以包覆粉和未包覆Fe基非晶粉为等离子喷涂原料制备涂层，研究粉末包覆对等离子喷涂涂层结构、力学性能、耐磨及耐蚀性能的影响，为Fe基非晶等离子喷涂涂层的结构和性能优化提供依据。 研究表明可采用机械球磨法制备不同石墨包覆率的包覆粉末。在石墨添加量10wt.%，球磨转速450r·min-1，球磨时间180min，球料比10:1的条件下制备的包覆粉的石墨包覆率最高，为65.92±1.48%。研究发现包覆粉末的流动性主要分布在20-25s/50g的范围内，其满足等离子喷涂粉末的流动性要求。另外发现高包覆率粉末的流动性比低包覆率粉末的流动性稍有降低。 涂层结构及层间结合的研究结果表明，石墨包覆有助于提高涂层非晶含量、改善涂层结合。随着粉末包覆率的提高，碰撞粒子的温度得以提高，从而提高了其熔化程度和铺展能力，使涂层中未熔粒子、孔隙率减少，涂层非晶含量、硬度和结合力提高。 涂层耐磨性研究结果表明，等离子喷涂过程中包覆石墨部分保留到涂层中，降低了涂层的摩擦系数，同时涂层非晶含量提高以及结合的改善，使涂层的耐磨性能显著提高。 涂层电化学腐蚀实验结果表明，随着喷涂粉末包覆率的增加，相应涂层在3.5wt.%NaCl溶液中和1mol/LH2SO4溶液中的开路电位、自腐蚀电位和电荷转移电阻均增大，自腐蚀电流密度和腐蚀速率减小，说明涂层的耐腐蚀性能增强。
NETL