等离子喷涂镍铬铝钇涂层工艺研究

检查涂层的微观组织结构，测试涂层的显微硬度，涂层需通过杯突试验，需要对涂层进行拉伸试验以测试涂层的结合强度。

等离子喷涂工艺参数中最关键的是喷涂功率和送粉量，两者是决定粉末熔化效果的最关键因素。研究喷涂功率、送粉量对涂层硬度的影响，每个试片喷涂20遍，结果见表1。从表1可以看出，1号至4号试片的镍铬铝钇涂层的沉积效率随喷涂功率的提高而提高，特别是1号至3号，尽管送粉量由21%减少到10%，涂层的沉积效率依然提高。说明喷涂功率增大后粉末的熔化效果更好，涂层的沉积效率因而提高。通过试验可以发现NiCrAlY粉末的熔点较高，因此沉积效率（5～24μm/遍）较其他低熔点粉末的沉积效率低。1号涂层过薄，无法测量硬度。从2号至4号试片硬度测量结果可以看出，功率提高时熔化效果更好，镍铬铝钇涂层的硬度也提高。比较4号和5号可以看出，功率增大到一定程度时，增加送粉量会降低涂层的硬度。从表1的试验结果可以看出，NiCrAlY粉末的熔点较高，应该采用大功率才能提高涂层的沉积效率。5号样品的喷涂功率较大，涂层沉积效率最高，制备出的涂层硬度满足技术指标要求（Hv0.3≥200）。

图2 镍铬铝钇涂层的表面形貌（a）和截面金相照片（b-c）。

图2a给出了5号试片涂层的表面形貌，元素分析表明粉末熔化效果较好、铺展效果较好的表面平整区的主要成分为NiCrAl，而表面灰色区域为合金氧化后的NiCrAlY的氧化物。图2（b-c）给出了5号试片涂层的截面金相照片，其中致密区域为NiCrAl合金，黑色区域为NiCrAlY氧化物，氧化物中Al的含量稍高，说明Al优先被氧化。

以上试验表明5号样品的涂层硬度及微观组织结构满足技术指标要求。采用此参数制备试片及试棒进行杯突试验及结合强度测试，测试表明杯突试验结果合格，涂层的结合强度满足技术指标要求（≥35MPa）。

图3 经镗刀加工后的进气机匣表面NiCrAlY涂层

为了测试镍铬铝钇涂层的机加性能，喷涂了进气机匣试验件的内径，之后用镗刀加工至目标尺寸，发现去除涂层表面粗糙层后露出光滑的表面，呈现金属光泽（图3），无金属掉渣、涂层脱落等现象，镗刀加工也表明镍铬铝钇涂层的机加性能良好，光度满足技术指标要求。

3 结束语

研究了等离子喷涂的电流、电压、送粉量等工艺参数对涂层沉积效率、硬度、结合参数的影响，经参数优化确定了等离子喷涂镍铬铝钇涂层的工艺参数，制备出的涂层性能满足技术指标要求。采用优化的喷涂工艺参数制备试验件，经机加证明涂层的机加性能良好。涂层经特种工艺鉴定后投入正式生产，涂层质量稳定可靠。