HVOF工艺优化：影响AISI 4140钢Cr3C2NiCr涂层的参数分析

"HVOF工艺对AISI 4140钢沉积Cr3C2NiCr涂层的影响：参数优化及微观结构表征" 高速氧燃料（HVOF）热喷涂技术是一种高效的表面处理方法，用于增强工件的耐磨性和耐腐蚀性。这项技术在AISI 4140钢上沉积Cr3C2NiCr涂层，旨在改进部件的性能，尤其是那些承受严重磨损的应用。AISI 4140钢是一种常用的合金结构钢，具有良好的强度和韧性，常用于制造齿轮、轴和其他机械部件。 本研究探讨了四个关键的HVOF工艺参数对涂层性能的影响：燃料/氧气（F/O）比例、粉末流量、基材的预处理粗糙度以及喷枪速度。实验设计采用两因素方法，以评估这些因素如何改变涂层的横截面厚度、孔隙率、表面硬度和微硬度。 通过对Cr3C2-20%Ni20Cr粉末的形态和涂层微观结构进行扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱仪（EDS）分析，研究人员发现粉末的化学成分和结构对最终涂层的性质至关重要。X射线衍射（XRD）分析进一步揭示了涂层的晶体结构和相组成。 研究表明，F/O比例是影响涂层性能的最重要因素，它显著影响了涂层的厚度和性能。较高的F/O比例可能导致更致密的涂层，而较低的比例可能会导致孔隙率增加。另一方面，喷枪速度对涂层厚度和孔隙率有显著影响，速度越快，沉积的涂层可能越薄，孔隙率也可能相应减少。 粉末流量和基材粗糙度对表面硬度和微硬度起着重要作用。增加粉末流量可能提高涂层的硬度，而合适的基材粗糙度可以促进粉末与基材的更好结合，从而提升涂层的硬度。在本研究中，最佳的工艺条件被确定为F/O比为0.45，粉末流量由系统进料器以12rpm的速度供给，基材粗糙度为Rz 1/418μm，这将产生高厚度、低孔隙率且硬度高的理想涂层。 这些发现对于HVOF工艺的参数优化具有指导意义，有助于在实际应用中选择最佳工艺条件，以获得满足特定需求的高性能涂层。这对于降低成本、提高部件寿命和减少维护至关重要，尤其是在航空航天、汽车和重型机械等行业。通过精细调控HVOF工艺参数，可以进一步提升涂层的耐磨性、耐腐蚀性和整体服役性能，从而延长部件的使用寿命。