B清除大气等离子喷涂CuNi熔滴氧化物效应

摘要

提出了粉末中添加B的成分设计,实现通过B牺牲氧化而保护合金元素不氧化从而发展高温CuNi熔滴自清洁氧化物效应。采用CuNi2B与CuNi4B 2种粉末,通过大气等离子喷涂工艺制备涂层,通过SEM、EDS、XRD和ICP-OES等方法研究了B含量与喷涂距离对CuNi涂层组织结构与性能的影响。结果表明,熔滴可加热至1900℃以上,粉末中B的引入可抑制飞行中高温熔滴中的合金元素的氧化,从而显著降低CuNi涂层中的O含量,而该效果受熔滴中B含量影响显著。采用4%B的CuNi合金粉末时,随着喷涂距离的增加,涂层中的氧化物显著降低,涂层中的O主要由熔滴沉积后的氧化引入,优化喷涂工艺制备的涂层O含量降低至0.43%,显著低于CuNiIn涂层的3.5%。当CuNi粉末含B为1.83%时,在距离超过100 mm,B含量降至0.5%以下时,不足以抑制等离子喷涂过程中飞行颗粒的合金元素氧化,故实现高温熔滴氧化保护的临界B含量约为0.5%。研究发现,B添加可引起合金熔点降低效应与去氧化物净化效应,从而显著增强了CuNi粒子间的冶金结合,提高了涂层的致密性;涂层B含量随粉末成分与工艺参数从0.26%增加至3.61%,而CuNi涂层硬度则随B含量增加从151 HV_(0.2)线性增加至457 HV_(0.2)。