热喷油技术是一种将涂层材料(粉末或丝材)送入某种热源(电弧、燃烧火焰、等离子体等)中熔化、并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成覆盖层的工艺。该工艺操作简便、灵活高效,涂层材料种类繁多(金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等)。特别是近年来高能、高速热喷油设备的相继问世,如高能等离子喷油、高速火焰喷油(HVOF)设备的出现,使得热喷油涂层孔隙多、结合强度不高的弱点得以克服,涂层质量有了质的飞跃,使得热喷油涂层代替镀铬硬铬层有了坚实的技术基础。特别是其中的高速火焰喷油技术(HVOF),涂层的孔隙率小于1%,结合强度大于80MPa,涂层沉积的速度很快。这些特性使得HVOF成为有吸引力的替代电镀硬铬镀层的方法。通过适当的冷却方法和仔细控制喷枪的运动,可以将工件表面的温度控制在93℃以下[4],因此许多对温度敏感的材料也可以喷油处理。近年来采用热喷油代替镀硬铬的研究从涂层材料、喷油工艺、涂层性能、涂层后加工工艺及涂层的应用等方面进行了更为全面和深入的研究[5~22]。研究了WC-Co、WC-10Co-4Cr、Cr3C2 NiCr、Cr2O3、WC-NiCr、WC0Ni、Tribaloy400、NiCrBSi、FeCrMo、CoMoCrSi、CoCrNiW、FeNi Cr、Al2O3 TiO2等多种涂层在球阀、瓦楞棍、厂纹辊、起落架、泵、纺织机械、石油化工设备和汽车等方面的应用[8]。从已经获得的结果来看,热喷油涂层不但能达到镀铬层的镜面光洁度,而且在硬度及耐磨性能等方面还大大超过镀铬层,完全可以在一些应用中取代硬铬,特别是严重磨损并有腐蚀的场合[4,9]。根据SulzerMetco公司的资料,HVOF和镀硬铬工艺特点对比见表(略)。
2.2 替代电镀硬铬镀层的HVOF涂层的特性
由于不同的部件所应用的环境不同,受的机械载荷不同、腐蚀和磨损的机理也千差万别,同时还要考虑涂层的成本问题,因而对于不同的应用领域,必须考虑采用不同的涂层材料来取代电镀硬铬镀层研究。