[发明专利]一种对热喷涂制备碳化铬金属陶瓷涂层中碳化物损失的定量表征方法

摘要

本发明公开一种对热喷涂制备碳化铬金属陶瓷涂层中碳化物损失的定量表征方法，公开了一种基于实验定量表征热喷涂制备碳化铬金属陶瓷涂层过程中因氧化、熔化和反弹引起的碳化物损失的方法，该发明工艺简单，易于实现。可快速、灵活、方便地定量表征热喷碳化铬金属陶瓷涂层过程中不同阶段的碳化物损失。本发明表述的方法对于定量表征喷涂工艺条件对热喷涂碳化铬金属陶瓷涂层的形成过程碳化物损失的影响规律，优化涂层结构和喷涂工艺参数，制备高耐磨损金属陶瓷涂层提供研究方法与理论支撑。

主权项

一种对热喷涂制备碳化铬金属陶瓷涂层中碳化物损失的定量表征方法，其特征在于，包括：(1)运用背散射的成像照片和各种碳化物衬度不同，利用定量金相法定量统计在基体上喷涂涂层的碳化物的体积分数，fVCr3C2，fVCr7C3，fVCr23C6(2)运用与基体喷涂条件相同确定的粒子飞行过程中因氧化失碳量ΔCY、Cr3C2和C的分子量MCr3C2、MC，可由公式(1)，求出由氧化引起的碳化物损失的重量分数ΔfWC3C2Y： Δ f WCr 3 C 2 Y = Δ C Y M Cr 3 C 2 2 M C - - - ( 1 ) (3)粒子与基体碰撞瞬间碳化物反弹引起的碳化物重量损失分数(ΔfCRW)，可根据Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6和C的分子量(MCr3C2、MCr7C3、MCr23C6、MC)和粒子与基体碰撞瞬间碳化物反弹引起的失碳量ΔCR，运用公式(2)确定： Δ f CRW = Δ C R ( f VCr 3 C 2 M Cr 3 C 2 2 M C + f VCr 7 C 3 M Cr 7 C 3 3 M C + f VCr 23 C 6 M C 23 C 6 6 M C ) - - - ( 2 ) (4)根据基体上沉积涂层中碳含量CS和Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6(MCr3C2、MCr7C3、M Cr23C6、和C的分子量(MC)以及三种碳化物的体积分数(fVCr3C2，fVCr7C3，fVCr23C6)，运用公式(3)可获得涂层中碳化物的理论重量分数，即碳全部以碳化物形式存在条件下的碳化物重量分数fCCW； f CCW = C S ( M Cr 3 C 2 2 M C f VCr 3 c 2 + M Cr 7 C 3 3 M C f VCr 7 C 3 + M Cr 23 C 6 6 M C f VCr 23 C 6 ) - - - ( 3 ) (5)根据涂层中三种碳化物体积分数(fVCr3C2，fVCr7C3，fVCr23C6)和密度(ρVCr3C2，ρCr7C3，ρCr23C6)、粘结相的密度(ρNiCr)及涂层的气孔率(P)，用式(4)可折算出涂层中碳化物的重量分数fCVW； f CVW = 1 ( 1 + ρ NiCr ( 1 - f VCr 3 C 2 - f VCr 7 C 3 - f VCr 23 C 6 ) ρ cr 3 c 2 f VCr 3 C 2 + ρ cr 7 c 3 f VCr 7 C 3 + ρ cr 23 c 2 f VCr 23 C 6 ) ( 1 - P ) - - - ( 4 ) (6)根据按照碳含量折算的碳化物重量分数(fCCW)与体积分数折算的重量分数(fCVW)，运用式(4)可求出碳化铬金属陶瓷涂层沉积过程中，因碳化铬颗粒熔化引起的碳化铬含量减小的重量分数，ΔfCMWΔfCMW＝fCCW‑fCVW。        (5)