碳化钨涂层的质量与制备方法密切相关［１］．目前，制备碳化钨涂层采用的方法主要有等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂等．等离子喷涂制备碳化钨涂层，由于在沉积过程中碳化钨粒子分解及生成脆性相，从而导致涂层硬度降低、韧性变差．爆炸喷涂工艺制备的碳化钨涂层性能优良，广泛地应用于航空领域中，但该工艺生产效率低．近２０年来，超音速火焰喷涂工艺发展迅速，用该工艺制备的碳化钨涂层致密、韧性好，应用越来越广泛［２］．近年来又出现了采用空气作为助燃剂的超音速火焰喷涂技术，即ＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｉｒ－Ｆｕｅｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ），该工艺火焰温度低于２０００℃，远低于一般超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ）的火焰温度（３０００℃左右），同时粒子温度较低，但粒子速度却很高，与爆炸喷涂工艺相当．ＨＶＡＦ工艺制备的涂层质量好，耐磨性优于其他超音速 火 焰 喷 涂 工 艺 制 备 的 涂 层［３］．本 研 究 采 用ＨＶＡＦ
工艺制备ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层，并对涂层的性能进行了表征．
１ 试验部分
试样为７０７５铝合金，该合金的热处理状态为Ｔ７５３，抗 拉 强 度４６６～４７２ ＭＰａ．用 德 国Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ公司生产的团聚／烧结ＷＣ－ＣｏＣｒ粉末制碳化钨涂层，其粒度为
５～３０μｍ．
试样表面经丙酮除油后，用２４号白刚玉砂以０．２８～０．３２ ＭＰａ压力进行喷砂处理，喷砂角度为４５°，经喷砂 处理后试样 表面的粗糙度Ｒａ为５．０μｍ．涂 层 制 备 采 用 美 国Ｋｅｒｍｅｔｉｃｏ公 司 生 产 的Ａｃｕｋｏｔｅ喷涂系统，喷枪为ＡＫ０７，喷涂参数列于表１．爆炸喷涂碳化钨涂层试样截取自国外样件，其基体为７０７５铝合金．
用Ｌｅｉｃａ ＤＭ ＩＲＭ金相显微镜观察涂层的组织结构、涂层与基体的界面状况以及涂层的缺陷，通过图像分析软件测定涂层的孔隙率．用ＭＨ－５型显微硬度计测定涂层的显微硬度，用载荷为３００ｇ，载荷保持时间为１５ｓ．用Ｄ／ｍａｘ－ＩＩＩＡ型Ｘ－射线衍射仪分析涂层的相结构．用日本ＳＵＧＡ公司生产的ＮＵＳ－ＩＳＯ３型磨耗实验机测试涂层耐磨性，载荷分别为１０Ｎ，２０Ｎ和３０Ｎ，磨耗次数为８００个来回，对磨材料为含６０μｍ金刚石磨粒的金刚石砂带，涂层表面经抛光处理后粗糙度Ｒａ约为０．４μｍ．用Ｓａｒ－ｔｏｒｉｕｓ公司生产的ＢＳ ２２４Ｓ型电子天平测定磨损试验前后样品的质量．
２结果与讨论
２．１涂层微观形貌
图１为ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层的微观形貌．从图１（ａ）可见，ＨＶＡＦ工艺制备的ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层非常致密，界面也比较干净，只存在少量的界面污染（图１（ａ）中圆圈处），孔隙率约０．８％．从图１（ｂ）可见，爆炸喷涂的涂层也非常致密，但界面有一定量的砂粒污染（图１（ｂ）中圆圈处），界面污染是因喷砂处理后清理不干净，残留在试样表面的破碎刚玉砂颗粒所致，孔隙率约０．９％．
２．２ 涂层显微硬度
ＨＶＡＦ工艺制备的ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层及爆炸喷涂碳化钨涂层的显微硬度测试结果列于表２．由表２可知，ＨＶＡＦ制备的ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层的平均硬度为，略高于爆炸喷涂碳化钨涂层的平均硬度
１０６３ＨＶ．
２．３ 涂层Ｘ射线衍射分析
在碳化钨涂层的制备过程中，由于火焰温度高，ＷＣ
颗粒会发生脱碳反应而生成Ｗ２Ｃ，同时与粘结相Ｃｏ也发生反应而生成Ｃｏ３Ｗ３Ｃ等脆性相［１－２］．图２为ＷＣ－ＣｏＣｒ粉末与涂层的Ｘ射线衍射谱．从图２（ａ）可以明显看出，ＨＶＡＦ涂层的衍射峰与粉末的基本上相同．从图２（ｂ）可见，爆炸喷涂碳化钨涂层的衍 射 峰 与ＨＶＡＦ涂 层 的 相 差 较 大，有 较 多 的Ｗ２Ｃ及Ｃｏ３Ｗ３Ｃ等脆性相或非晶相生成，这主要是由于两种工艺的火焰温度差异较大造成的．脆性相的出现会降低碳化钨涂层的韧性．
２．４ 涂层耐磨性
碳化钨涂层常用作耐磨涂层，其耐磨性是非常重要的性能指标．图３为碳化钨涂层的磨损失重与载荷之间的关系图．从图３可见，两种涂层的磨损失重都随 着 载 荷 的 增 大 而 增 加，在 不 同 的 载 荷 下ＨＶＡＦ制备的涂层的磨损失重均小于爆炸喷涂制备的涂层．这表明，ＨＶＡＦ制备的ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层具有良好的耐磨性，完全可以替代爆炸喷涂制备的涂层，作为耐磨涂层用．图４为载荷为
３０Ｎ下ＨＶＡＦ工艺和爆炸喷涂工艺制备的涂层的磨损形貌．从图４可见，ＨＶＡＦ涂层的犁沟明显比爆炸喷涂涂层的浅．表明，ＨＶＡＦ涂层的耐磨性优于爆炸喷涂涂层，这与磨耗试验的结果是相符合的。
３、结论
采用ＨＶＡＦ工艺制备了ＷＣ－ＣｏＣｒ涂层，研究了涂层的显微结构、显微硬度、相组成和耐磨性，并与国外的爆炸喷涂碳化钨涂层进行了对比．结果表明，ＨＶＡＦ涂层的平均硬度为１０８９ＨＶ，略高于爆炸喷涂碳化钨涂层的平均硬度；ＨＶＡＦ涂层与爆炸喷涂涂层相比，只存在少量的界面污染；ＨＶＡＦ涂层的韧性优于爆炸喷涂涂层；ＨＶＡＦ涂层性能优良，耐磨性优于爆炸喷涂涂层，完全可以替代爆炸喷涂涂层作为耐磨涂层使用。
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