摘 要
钴基自熔性合金粉末是一种优良的耐热、耐蚀、耐磨、抗高温氧化的材料，广泛应用于制备耐磨涂层。等离子喷涂技术由于操作工艺简单、喷涂效率高、涂层厚度可控等优点被广泛应用于制备涂层。为改善 12Cr1MoV 钢的表面性能、降低成本，本文采用等离子喷涂技术制备出钴基涂层以及不同 WC 含量的钴基复合涂层，并对涂层进行重熔处理，分析了重熔前后涂层的组织与性能。
钴基自熔性合金粉末经 10h球磨后发现，粉末仍由 γ-Co-固溶体基体和Cr23C6相组成，但颗粒尺寸得到显著细化，平均粒度从约 200μm 降低到 70μm 左右。将球磨后的钴基粉末，在不同喷涂电流条件下进行等离子喷涂，发现在喷涂电流为 500A 时，钴基涂层的孔隙率最低，相组成没有发生变化，涂层与基体之间为机械结合。性能测试的研究结果表明，喷涂电流为 500A 时，钴基涂层硬度值较高为 447.8 HV；涂层摩擦系数较低，保持在 0.42 左右，磨损表面磨痕较浅；涂层的自腐蚀电位为-583mv，自腐蚀电流密度较小。综合分析表明钴基涂层在喷涂电流 500A 时涂层的性能较优。
通过在钴基粉末中添加不同含量的 WC 颗粒(WC 含量：10wt%、15wt%、20wt%)发现，在 500A 条件下喷涂后，部分 WC 在高温下发生分解生成 W2C，涂层孔隙率有所增加，且随着 WC 添加量的增多，孔隙率是逐渐增高。界面分析发现，复合涂层与基体间为机械结合。显微硬度测试及摩擦磨损实验研究结果表明，含 20wt%WC 的复合涂层硬度值达 715.2HV，但摩擦系数不稳定。当添加15%WC 时，涂层硬度值为 664.5HV，摩擦系数稳定约为 0.40。通过耐蚀性研究发现当 WC 添加量为 15%时，自腐蚀电位为-576mv，一次钝化区间(约 155mv)，自腐蚀电流密度较低(1.57×10-8A/cm2)。综合分析，WC 添加量为 15%时，复合涂层性能较优。
对钴基涂层( 喷涂电流为 500A）及复合涂层( WC 含量 15wt%)进行1050-1150℃下重熔发现，涂层界面处元素发生扩散，钴基涂层中有 Co3B 及Co6W6C 相生成，复合涂层中形成 Co2C 及 Co6W6C。随着重熔温度的升高，涂层孔隙率明显减少，涂层组织更加均匀，元素扩散越明显。在重熔温度达到 1150℃时，涂层层状结构消失，颗粒间产生熔合，涂层的界面结合强度得到明显改善。性能测试研究结果表明，重熔后涂层硬度有所降低。钴基涂层经 1100℃处理后，硬度最高(422HV)，但摩擦系数在稳定一段时间后上升；自腐蚀电位为-480mv，一次钝化区间增至 455mv。复合涂层经 1150℃处理后，硬度最高(621HV)，摩擦系数稳定保持在 0.33 左右；复合涂层的自腐蚀电位为-553mv，变化不大，但一次钝化区间增大到 500mv，维钝电流较低。
关键词：等离子喷涂；钴基合金；组织；耐磨性；耐蚀性
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