摘 要
本文采用等离子喷涂技术，制备了含Fe、Cr、Mo、Ni、P、Si、B的Fe基非晶合金涂层。利用显微硬度计、金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站、差示扫描量热仪、磨损试验机等分析测试设备对涂层的组织结构与性能进行了研究。
以涂层的孔隙率和显微硬度为指标，研究了喷涂工艺参数对涂层性能的影响规律，并在此基础上设计正交试验，获得最优工艺参数为：喷涂电流为 550A，主气流量为 40L/min，喷涂电压为 60V，喷涂距离为 100mm，对应的涂层孔隙率和显微硬度分别为0.89%和831.9 HV0.1，获得了具有极高非晶化程度的合金涂层，此时涂层的组织结构均匀，由变形扁平粒子、熔化的颗粒和未熔化的颗粒以及孔隙、裂纹等缺陷组成的波浪状多层组织，涂层与基体之间以机械结合为主。
非晶合金涂层的晶化温度区间为 552℃~620℃，涂层在 550℃以下进行热处理未发生晶化转变，在 550℃~800℃热处理时，涂层逐渐晶化，首先析出α -Fe，然后析出Ni3P、Cr1.2Ni0.8P和α -Fe，至 800℃时完全晶化为FeNi2P、Fe3B0.8P0.18和Fe-Ni固溶体，晶粒长大。涂层截面显微硬度在不同热处理条件下的统计分析表明，涂层显微硬度呈正态和对数正态分布，在 500℃以下热处理时，涂层的硬度值随保温时间的延长和温度的升高而呈上升趋势。涂层在 500℃保温 2h后的硬度最大达 879HV0.1。Fe基非晶合金涂层在 1mol/L的H2SO4、10%NaOH和 3.5%NaCl溶液中都经历了活性溶解-钝化-过钝化的过程，涂层在三种腐蚀介质中的腐蚀电流密度icorr和钝化电流密度密度ip均低于不锈钢，涂层经抛光后的腐蚀速度大大降低。涂层在NaOH中的耐腐蚀性能最强，其次为NaCl，在HCl中的耐腐蚀性能最差。热处理对涂层的耐腐蚀性能影响不大。涂层显微硬度随压入载荷的增加而降低，存在压痕尺寸效应，涂层断裂韧度KIC的平均值为 2.9487 MPa⋅m1/2，优于铁基块体非晶；非晶合金涂层的耐磨损性能较好。
基于以上分析表明，本试验采用等离子喷涂工艺，在正交试验分析的基础上制备了致密、硬度高、耐腐蚀耐磨损性能良好的 Fe 基非晶合金涂层。
关键词：铁基非晶合金涂层；等离子喷涂；孔隙率；显微硬度；耐腐蚀
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