激光重熔低压等离子喷涂MoB／CoCr梯度涂层组织与性能研究
陈枭
表面技术
摘要：用低压等离子喷涂技术在310S不锈钢表面制备MoB／CoCr梯度涂层，然后对MoB／CoCr涂层进行激光重熔处理，对重熔后涂层的组织结构及性能进行了研究。研究结果表明，激光重熔后，涂层表面平整致密，截面的显微组织呈树枝晶一胞状晶一平面晶过渡；激光重熔过程中，微熔的310S基体元素与熔化的涂层元素发生对流扩散现象，涂层中出现Fe元素成分；激光重熔后，MoB／CoCr层的硬度明显提高。
关键词：等离子喷涂；热喷涂粉末；CoB／CoCr；低压等离子喷涂；激光重熔；显微硬度；组织
激光重熔表面处理是在惰性气体保护下，将激光技术和热处理相结合的激光表面强化技术，可在金属表面获得与基体牢固结合且无气孔和裂纹缺陷的高性能表面层。激光具有很高的能量密度，能对高熔点的金属陶瓷进行有效加热，达到快速熔化的效果。采用激光作为二次热源，对热喷涂金属陶瓷涂层进行表面改性，可提高热喷涂涂层的致密度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性等，获得均匀的组织和非平衡相结构。
三元硼化物具有硬度高、抗弯强度高、密度低、断裂韧性高、耐磨性高等特点，是耐磨材料中很有前途的一种材料。同时，三元硼化物金属陶瓷具有和钢相近的热膨胀系数，与钢基体材料之间的烧结结合热应力小，适于用作覆层材料[6]。MoB／CoCr主要由Mo-Co-B(CoMo：B2和CoMoB)三元硼化物组成，它具有高的硬度、良好的耐磨和耐熔融金属腐蚀的性能[7．8]。笔者采用激光重熔技术，对310S不锈钢基体上低压等离子喷涂制备的MoB／CoCr金属陶瓷涂层进行熔覆，分析激光重熔对MoB／CoCr涂层的组织结构及硬度的影响。
1 试验
试样基材为310S不锈钢，其规格为50mm×30mm×5mm，主要化学成分(质量分数)为：Cr不高于25％，Ni不高于21％，Mn不高于2％，Si不高于1％，Fe余量。基体使用前需去除油污和铁锈。热喷涂粉末采用日本FUJIMI公司生产的MoB／CoCr金属陶瓷粉末和北京矿冶研究总院生产的Stellite6合金粉末，这两种热喷涂粉末的粒度为325～800目。MoB／CoCr金属陶瓷作为表层材料，Stellite6合金则作为过渡中间层材料。MoB／CoCr粉末主要化学成分(质量分数)如下：Co19．7％，cr 22．5“．B 9．5％w 1．6％，Mo余量；Stellite6热喷涂粉末的主要化学成分(质量分数)为：cr29．0％，W4．0％，Ni 3．0％，Fe 3．0％，Si 1．1％，Mo1．0％，Co余量。低压等离子喷涂的主要参数为：功率51～52kW，喷涂电流680～720A，电压73～74V，氩气流量58～60L／min，氢气流量6 L／min，走枪速度590～610mm／s。激光重熔工艺参数为：激光功率1．5～1．6kW，光斑直径$4 mm，扫描速度1 500 mm／rain，用氩气保护。采用TESCAVEGA型扫描电镜观察涂层表面和截面的组织结构形貌；采用Oxford牛津的IE250+INCAX—act能谱仪分析熔覆区的元素分布情况；显微硬度值通过Hv—1000显微硬度计进行测量，载荷为200g。加载时间为20s。
略
3结论
1)采用低压等离子喷涂制备的MoB／CoCr涂层表面存在疏松现象，经过激光重熔后，涂层的表面变得致密、平整。
2)激光重熔后，MoB／CoCr涂层截面的显微组织呈树枝晶一胞状晶一平面晶过渡，并且在Stellite6涂层与310S基体之间形成一层合金层。
3)激光重熔后，MoB／CoCr层的主要元素成分为Mo，Co，Cr和Fe，此外还含有少许Ni；Stellite 6层的主要元素为Co，Cr和Fe，也含有少许Ni；合金层的主要元素则为Cr，Fe和Ni。
4)MoB／CoCr涂层激光重熔后的平均显微硬度值与重熔前相比有所提高，提高了约20％。
图略
参考文献略
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