CoCrW涂层的表面形貌、截面显微组织及能谱分析结果见图1。可以看出,涂层致密性非常好,孔隙率<1%,涂层截面上弥散分布着非常小的微孔,不存在大孔径孔隙和明显的裂纹;涂层均匀一致,未熔化颗粒含量少,氧化物和夹杂含量较少;涂层和基体之间结合紧密,界面上不存在污染和分离现象。涂层表面存在少量的孔隙、微裂纹和未熔化球形颗粒,但裂纹和孔隙之间未相互连通。涂层中各主要元素的含量与喷涂粉末材料基本相当,只有W含量略有降低,可能是因为W元素富集至颗粒边界处形成了碳化物强化相。涂层中的氧含量为0.51%,高于粉末材料氧含量(0.02%),说明喷涂过程中粉末材料存在氧化现象,但并不严重。
图1 CoCrW涂层形貌及能谱
涂层是由一个个基本独立的熔滴经过撞击一扁平变形一冷却凝固堆积而成的层状结构。完全熔融的粒子撞击基体时,向四周扩散形成扁平粒子;若熔滴没有完全熔化,则已熔化部分向外扩散形成薄层,未熔核心留在涂层内部形成带有明显边界的未熔颗粒组织或反弹出去留下空穴。涂层表面或截面上微孔和微裂纹的形成原因包括以下几点:1、未完全熔化粒子不充分扁平化在边界处形成孔隙或裂纹;2、粒子凝固时发生收缩,又无多余的液相补充而形成缩孔;3、涂层表面的不完全充填重叠和浸润而形成的气孔;4、涂层在快速凝固时气体来不及逸出,留在变形粒子内而形成气孔。热喷涂的工艺特点决定了涂层的层状结构以及孔隙的不可避免,喷涂过程中只能通过工艺参数的调整来细化涂层组织并尽可能降低孔隙率,减少缺陷。JP5000型HVOF喷涂设备的特点是燃烧室压力高(达1.7MPa),功率大,焰流速度高(2100m/s),粉末由燃烧嘴低压区沿径向注入,使得粉末受热均匀、充分。因此所制备的涂层致密性高,与基体结合状态好;粉末熔化充分,颗粒之间搭接紧密,未熔化颗粒和缺陷含量少,组织均匀。
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