等离子喷涂是利用等离子弧将喷涂等离子粉末加热至熔化或半熔化状态，然后通过自身焰流使之雾化并喷射到基体表面形成涂层的表面工程技术。等离子喷涂过程一般在大气环境下进行，射流与周围空气巨大的剪切力引起湍流流动，必然直接导致空气的卷吸和金属或陶瓷材料粒子的氧化。研究表明，喷涂过程中粒子的氧化对涂层的形成过程、微观组织直至涂层性能都会有较大的影响。与金属相比，金属氧化物脆性大，热膨胀系数也有较大差异。如存在于扁平粒子界面处的脆性氧化物会降低涂层的韧性和延展性，金属氧化物与周围金属的化学性质也不一致，会导致涂层抗腐蚀性能的下降。因此，研究粒子的氧化现象有助于进一步了解单个粒子状态和涂层性能之间的关系，对优化涂层制备工艺和提高涂层性能也具有重要的指导意义。
低压等离子喷涂(LPPS)或真空等离子喷涂(vPs)能获得组织均匀致密，无氧化物夹杂的高性能涂层，但其使用成本相对很高(一般可达大气等离子喷涂(APS)的10倍之多)，工件的尺寸还受真空室容积的限制。在与焰流同轴方向加屏蔽气罩能有效地减少周围空气的卷入，减少粒子在喷涂过程中的氧化，提高涂层质量。本实验以NiCrCoAIY粒子为研究对象，研究了粒子在等离子喷涂过程中的氧化现象，并对其氧化机制进行了分析：同时研究了屏蔽气罩对NiCrCoAlY涂层抗高温氧化性能的影响。
摘要：利用等离子喷涂技术制备了NiCrCoAIY粒子和涂层，研究了等离子喷涂过程中NiCrCoAIY粒子的氧化行为以及屏蔽气体对NiCrCoAlY涂层抗高温氧化性能的影响。结果表明。粒子在飞行过程中存在对流氧化和扩散氧化两种氧化机制，对NiCrCoAIY粒子来说，在距喷嘴55mm以内的射流中心处以对流氧化为主，在距离喷嘴55 aim以外将以扩散氧化为主：除飞行中的氧化外，粒子在喷涂过程中还发生形成涂层后的氧化，NiCrCoAlY粒子以飞行中的氧化为主；添加屏蔽气体能减少喷涂过程中涂层的氧化，提高涂层的抗高温氧化性能。
关键词：等离子喷涂；对流氧化；扩散氧化：抗氧化性能
1 实验
涂层基底试样从Haynes230镍基高温合金板状坯料上切取，试样尺寸为15mm×10mm×4mm，高温合金名义成分(质量分数，％，下同)为：22Cr，14 W，2Mo，余量Ni。喷涂前预先进行喷砂粗化处理，然后置于丙酮中进行超声波清洗：实验采用的喷涂材料为粒度44～104gm的NiCrCoAIY粉，主要成分为<0．7C，0．950，1．5-2．0Y203，3-5Co，4～6Al，14-16Cr,余量Ni。
采用NXl00型Motoman机器人的Sluzer Meteo9M喷涂设备，Metco5MP送粉器，喷涂工艺参数为：电压75V，电流500A，主气流量(Ar)45L／min，辅气流量(H2)10L／min，送粉率35g／min，喷涂距离55，75，120 mm。将不同喷涂距离的粒子喷入充满氩气的吐，130 mm×650mm圆柱形粒子收集器中进行收集，氩气流量为60L／min。采用自制的附加屏蔽气罩的喷嘴喷涂等离子粉末和涂层(图1)，保护气体为氩气，流量为65L／rain。用光学显微镜观察涂层横截面的组织结构，并用Matlab图像分析软件测定涂层孔隙率。采用FEIQuanta 200扫描电镜．能谱仪(SEM)进行粒子和涂层表面与截面的形貌观察和点成分分析：用BRUKERD8AdvanceX射线衍射仪(XRD)对不同氧化时间后的涂层进行物相分析；采用LECOTC一436氧氮分析仪测定粒子和涂层中的氧含量。将涂层试样在1080℃静态空气氛围下恒温氧化100h，试样所有表面均进行喷涂。氧化过程中对试样间断地称重。记录试样的氧化增重，所用光电天平的精确度为0．01mg。
实验结果略
3结 论
1)对NiCrCoAIY粒子来说，在距离喷嘴55mm以内的等离子射流中心处，粒子以对流氧化为主；在距离喷嘴55mm以外的后半段，粒子以扩散氧化为主，且随着离开喷嘴距离的增加粒子的氧化程度也增加。
2)粒子的氧化主要发生在飞行过程中和形成涂层后。等离子喷涂过程中NiCrCoAIY粒子的氧化主要发生在飞行过程中。
3)添加屏蔽气体减少了涂层中的氧化物夹杂，改善了粒子的熔化和铺展情况，提高了涂层致密度，降低了涂层孔隙率，涂层质量有所改善。在1080摄氏度恒温氧化100h后，SAPS涂层比APS涂层表现出更好的抗氧化性能。
参考文献略
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