超音速火焰喷涂制备碳化钨耐磨涂层

航空发动机压气机的前、后机匣分别采用铁基和镍基合金制作，在使用过程中，前后机匣的对接处处于振动状态，并容易发生冲击磨损，在磨损一段时间后发生损坏，使前后机匣的寿命缩短，所以需要制备一种高耐磨性能的涂层，以解决航空设备的磨损，延长航空设备的使用寿命。

针对上述技术问题，业界主要采用碳化钨涂层材料，碳化钨是一种众所周知的涂层材料，它能大幅提升铁基或镍基复合材料的耐冲蚀磨损性能及磨损性能，目前制备钨涂层的常用方法主要有化学气相沉积、超音速火焰喷涂及等离子喷涂等。

针对航空发动机，有学者采用超音速火焰喷涂方法制备高密度碳化钨耐磨涂层，其具体按以下步骤进行：

1、将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10～30mm，烘干温度为90～110℃，烘干时间至少2h。

2、将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。

3、将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到铁基或镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为：喷涂距离360～390mm，送粉速率65～80g/min，送粉气体压力3.5～4.0bar，获得耐磨涂层。

4、清理铁基或镍基锻造合金表面。

上述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 15～19％，C 4.5～6％，Fe 0～2.5％，余量 为W。

获得的耐磨涂层厚度为0.20～0.35mm，涂层的组织特征为，碳化物在钴基体内均匀分布， 界面污染小于10％，涂层中氧化物含量≤1％，孔隙率≤0.5％，未熔颗粒占40～65％；涂层的 拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0.3显微硬度为950～1300；与等离子喷 涂方式获得的涂层相比，耐磨性能有极大提高。

采用超音速火焰喷涂高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法工艺可靠，适合批量生产，不仅能用于航空发动机压气机前、后机匣对接磨损处耐磨涂层的涂覆，而且可以应用于各种类型的地面燃气机轮以及能源、电力、印刷等行业的易磨损部件的涂层涂覆，可以有效延长部件的使用寿命， 具有广泛的应用前景。上述方法涂覆的涂层经过测试，涂层的拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0.3显微硬度为950～1300；与等离子喷涂方式获得的涂层相比，耐磨性能有极大提高。发动机压气机的前、后机匣寿命从原来的200h提高到1000h。

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