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碳化钨硬质合金由于具有特殊的耐腐蚀性、高硬度和抗压强度,在现代工业中得到了广泛应用。热喷涂技术是制备碳化钨涂层主要方法,其中超音速火焰喷涂和爆炸喷涂制备的碳化钨涂层性能较好,但是超音速火焰喷涂气体消耗量大、喷涂价格高、污染严重,这不利于环保的21世纪发展要求;而爆炸喷涂设备价格高、噪音大、设备笨重、占用空间大,这又给喷涂操作带来极大的不方便;传统等离子喷涂采用外送粉方式、能量消耗大、粉末沉积效率低,而且喷涂碳化钨基粉末时,碳化钨分解严重,这会导致涂层硬度和耐磨性能下降;大连海事大学的高阳教授开发了一套新型的低能内送粉等离子喷涂设备,其喷涂功率远远低于传统的等离子喷涂,但是粉末的沉积效率却高于传统的等离子喷涂。基于此本文系统的研究了低能等离子喷涂碳化钨涂层的结构与性能,扩展了低能等离子喷涂在工业中的应用。 本文研究了喷涂工作气体对碳化钨脱碳分解影响,分析了三种粘结剂碳化钨涂层的结构与性能,比较了粗细两种WC-Co粉末喷涂涂层,并对涂层的机械耐磨性能进行了测试;对粉末粒子的熔化和与基体碰撞的微观行为进行了分析,理论计算了温度驰豫时间τT和颗粒内部温度驰豫时间τ1对粉末粒子熔化的影响。得到如下结论:1.低能等离子喷涂WC-NiCr涂层中,相比Ar-N2等离子炬,在Ar-H2等离子炬 下,碳化钨脱碳分解要更加严重。相同功率下喷涂的三种粘结剂碳化钨涂层 （WC-NiCr、WC-Co、WC-CoCr）中,WC-Co涂层中碳化钨分解最少,而 WC-NiCr涂层的硬度最低。在WC-Co涂层中,随着涂层厚度的增加,碳化 钨分解减少,涂层硬度增加。选择粉末粒度为2～8μm的WC-Co制备的涂层, 碳化钨完全分解为金属钨,涂层组织疏松,涂层中有大量气孔。2.相比130A、40V,在130A、70V条件下,粉末粒子在等离子射流中的熔化更 加充分。在130A、40V条件下,粒子在基体上的扁平化比较充分,但粒子周 边发生流散;在130A、70V条件下,粒子撞击基体后,铺展形貌中间有凹坑, 但周边比较光滑。对温度驰豫时间τT分析表明:粉末粒度越小,粉末加热和 熔化就越充分;对颗粒内部温度驰豫时间τ1分析说明:碳化钨颗粒的τ1较大,