中国粉体网讯超音速火焰喷?HVOF)技术，是热喷涂技术中的一种，其具有粒子飞行速度快、沉积速度快、结合强度大(大于70MPa) 、接近完全致?孔隙率小?%)等优点，得到了广泛的应用，特别适合于制备碳化钨系列金属陶瓷耐磨涂层，在替代电镀硬铬方面具有独特的优势，其硬度、厚度、耐蚀性、耐盐雾性、结合强度和服役温度均高于电镀硬铬、/p>
超音速火焰喷?HVOF)的原理是使用高压水冷反应室和细长的喷射管将燃料与氧气一起送入反应室燃烧，从而产生高压火焰，然后燃烧的火焰在喷射管的作用下被压缩并加速喷射，可以沿轴向或从喷射管的侧面轴向喷射喷粉。该技术按照助燃剂的不同可分为氧气超音速火焰喷涂（HVOF）和空气超音速火焰喷涂（HVAF）、/p>
碳化钨：现代工业的“盔甲“/strong>
碳化钨（WC）主要用于制造硬质合金，被誉为“现代工业的牙齿”。它的结构呈简单的六方结构，晶胞为非中心对称的结构，具有极高的微观硬度和弹性模量，显微硬度约为23GPa，弹性模量约?00GPa。作为喷涂材料，碳化钨是工业界公认的“耐磨之王”，性能优势无可替代９/p>
首先＋strong>硬度与耐磨性顶尕/strong>。碳化钨涂层的显微硬度可达HV1200-1600（HRC70-75），仅次于金刚石和立方氮化硼，是高速钢?倍以上，耐磨性是普通硬铬镀层的5-10倍、/p>
其次＋strong>化学稳定性与耐腐蚀性优弁/strong>。碳化钨化学性质惰性，可耐受酸、碱、盐及硫化氢、氯离子等腐蚀介质，在石油、化工等恶劣环境中，能有效抵御介质侵蚀，避免基体被腐蚀破坏、/p>
此外＋strong>高温性能稳定。在800-1000℃的高温环境下，碳化钨仍能保?5%以上的硬度，不会因高温软化而失去防护能力、/p>
最名strong>，性能可定制化。通过调整粘结相（钴、镍）的比例?%-20%），可平衡涂层的硬度与韧性，适配不同工况需求、/p>
纯WC粉是由W与C的混合物，在石墨管电炉中加热到一定的温度后碳化而成的、strong>纯WC粉的润湿性较差，?700℃开始分解形成W2C和C，再加上其本征显脆性，因此不能直接用作热喷涂材料，用于喷涂的WC必须和金属材料进行复吇/strong>、/p>
WC粉常和Co、Ni-Cr、Ni及其它Ni基自熔性合金等组成复合粉末材料，复合材料中的主相（WC）提供高硬度和耐磨性能而塑性粘结相则提供必须的韧性。WC-Co是常用的WC系涂层材料具有良好的韧性但抗盐雾腐蚀性能较差；WC-CoCr是在WC-Co上发展起来的，其特点是具有良好的抗腐蚀性能，具有抗疲劳和耐摩擦磨损性能、/p>
从外型看，球形粉末流动性和喷涂性能良好，在焰流中能够均匀熔化；从粉末的洁面形貌可见，粉末均匀，制备的涂层均匀性好、/p>
碳化钨粉末SEM形貌
为何是黄金搭档？
涂层性能的主要劣化因素是脱碳。一旦工艺参数不当（如火焰温度过高、燃?氧比例不当、送粉率过低），就会发生不同程度的脱碳。脱碳产物W2C脆性大，而游离碳（石墨）的存在会削弱涂层韧性和结合强度，导致涂层在服役过程中提前剥落失效、/p>
而碳化钨与超音速火焰喷涂的“黄金搭档”关系，恰好高度互补，实现了?+1>2”的效果、/p>
对于WC基等对热敏感的材料，HVOF（超音速氧气火焰喷涂）及其衍生技术HVAF（超音速空气火焰喷涂）被公认为是最佳的工艺选择。其技术优势源于其独特的“低温高速”特性：
1（strong>高逞/strong>：燃烧产生的超音速焰流（速度常超?000m/s）赋予粉末颗粒极高的动能。颗粒以巨大能量撞击基体，产生强烈的“锻击”效应，从而形成极其致密、结合强度高的涂层、/p>
2（strong>低温（相对APS而言）：HVOF/HVAF的火焰温度通常控制?000-3000 ℃，且颗粒在焰流中停留时间极短（<1 ms）。这可以将WC颗粒的温度精确控制在刚好使金属粘结相（Co）熔化，而高熔点的WC颗粒保持固态或轻微熔融的状态，从而最大限度地抑制了WC的脱碳分解反应：WC→W2C+C以及WC+O2→WO3+CO2
HVAF使用压缩空气代替氧气作为助燃剂，其燃烧温度更低（?600-2000 ℃），而颗粒速度更高。因此，在抑制WC脱碳方面，HVAF通常表现出比HVOF更优异的效果，尤其适用于喷涂纳米结构或超细结构的WC-Co粉末、/p>
应用广泛，全面防抣/strong>
航天航空领域
在航天航空领域，超音速火焰喷涂碳化钨已经在航空领域得到了大量的应用，其占比例达到35%，主要应用于涡轮叶片、发动机封严件等部件，解决高温磨损、氧化问题，延长部件使用寿命、/p>
国内已有机构成功将超音速火焰喷涂技术应用在直升机航空传动系统中，包括：旋翼轴、行星齿轮架、中尾桨毂尾减输出法兰盘、内侧压板、尾桨轴、尾减输入齿轮、尾减输出动密封座等?0 种关键部件、/p>
机械制造领埞/strong>
在机械制造行业，液压柱塞、模具、瓦楞辊、汽车发动机精密刀具等，对表面精度和耐磨性要求极高。超音速火焰喷涂涂层接近致密，耐磨性好，能够满足不同材质冷冲模具的要求；在分体式还是整体式模具上均可制备碳化钨等硬质耐磨涂层；在其上制备硬质耐磨涂层，可增加模具设计的自由度，缩短设计和制造周期、/p>
在轴、棍类零部件在使用过程中，经超音速火焰喷涂并经过磨削、抛光等工序制备?00μm的WC－Co涂层，使?5月后，光洁度仍保持原始状态，而原始辊轮需0.5?月精磨一次才能维持原有的光洁度、/p>
碳化钨喷涂辊筒，来源：智川云屁/p>
石油化工领域
在石化行业中可采用热喷涂加工技术进行表面修复的工件有很多，如油泵柱塞、石油装备偏心轮、阀杆、阀座、扶正器、卡爪等工件。阀杆、阀座等这类工件都可以采用超音速火焰喷涂工艺进行喷涂修复，喷涂材料比较广泛，可选用碳化?涂层硬度能达到HV1100，结合强度＞70MPa等、/p>
来源９/p>
唐曌肸：超音速火焰喷涂金属碳化钨涂层的抗汽蚀与抗冲蚀性能研究
姬寿长等：超音速火焰喷涂碳化钨技术及应用现状
赵鲁宁等：等离子与超音速火焰喷涂碳基涂层技术研究进屔/p>
（中国粉体网编辑整理/空青（/p>
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