等离子体喷涂钨涂层

钨具有高熔点、高强度、高硬度和高耐磨性的优点，此外，它的热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好以及导电导热性能好，因此在尖端科学领域、国防工业和民用工业中都已得到了非常广泛的应用。

将钨用于工业中制造零件的表面耐磨保护层可大幅提升材料表面的耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能，目前制备钨涂层的常用方法主要有化学气相沉积、物理气相沉积以及等离子喷涂等。相比较化学气相沉积技术和物理气相沉积技术，等离子喷涂技术具有独特的优势：操作简单易行，沉积效率高，易于制备厚涂层，而且还易于对受损涂层进行原位修复。因此，利用等离子喷涂技术制备钨涂层作为耐磨耐高温涂层，聚变堆中面向等离子材料受到广泛的关注。

在涂层原料的选择中，纳米材料具有独特的结构和优异的性能，可以使机件的服役性能大大提高。研究结果表明，粒度越细的钨粉可使涂层的拉伸强度、屈服极限、抗蚀、抗高温作用和抗接触疲劳性能大幅度提高。因此采用纳米钨粉作为原料通过大气等离子体喷涂技术获得高性能的细晶粒钨涂层。

以16μm钨粉为喷涂原料制备钨涂层为例：以Φ40mm×8mm的无氧铜圆片为喷涂基体，经过喷砂预处理，再经酒精或丙酮清洗，从而获得洁净、粗糙的表面。将粒度为16μm的钨粉在100℃条件下烘干30min后，采用大气等离子体喷涂技术喷涂到无氧铜基体上，大气等离子体喷涂设备的功率35KW，送粉方式采用内送粉。喷涂工艺使用的电弧电压为70V，电弧电流为500A，采用氩气为喷涂主气，氢气为辅气，氩气流量为45L/min，氢气流量为6L/min；送粉速率为25g/min，喷涂距离约为120mm，涂层厚度为1mm，所得涂层样品测得气孔率为4.5％，显微硬度为276.80HV。涂层的结合强度为27MPa。

通过对超细钨粉进行造粒处理，喷涂过程中布置保护气幕，采用等离子体喷涂技术制备细晶粒钨涂层。制备得到的细晶粒钨、钼涂层气孔率较低，有较好的力学性能和抗热冲击性，适于机械部件的耐磨表面保护层，耐高温等离子体冲刷部件，如核聚变装置中的第一壁材料等。

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