一种对热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层中碳化物损失的定量表征方法

技术领域

本发明涉及一种对热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层中碳损失的定量表征方法，适合定量表征热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中不同失碳形式的失碳量，为研究金属陶瓷粒子沉积行为提供了方法。 

背景技术

热喷涂焰流大多为高温和氧化气氛，在热喷涂碳化物金属陶瓷涂层过程中过程中存在因氧化和碳化物颗粒碰撞基体瞬间反弹引起的损失。而金属陶瓷涂层的磨损性能与其碳化物含量具有密切关系，基体的硬度与其碳含量密切相关。研究表明，热喷涂碳化物金属陶瓷涂层中碳化物粒子的含量明显低于原始喷涂粉末中碳化物粒子的含量。因此，对热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中，各种失碳形式的失碳量定量表征，对于优化热喷涂工艺参数，控制沉积涂层过程中的碳损失，制备高耐磨损的金属陶瓷涂层具有重要意义。通常认为，热喷涂制备碳化物基金属陶瓷涂层过程中碳化物粒子的损失即脱碳存在两种途径，一是金属陶瓷粉末碰撞基体前在喷涂火焰内加速加热阶段由于碳化物粒子熔化所导致的失碳，二是金属陶瓷粉末碰撞基体形成涂层阶段由于碳化物粒子反弹所造成的失碳。然而，对于热喷涂制备碳化物基金属陶瓷涂层过程中上述两种失碳形式目前还没有一种定量测定的方法。基于此，本专利旨在发明一种基于实验定量表征热喷碳化物金属陶瓷涂层过程碳含量损失的方法，为定量研究金属陶瓷粒子沉积行为提供了方法，为实现基于涂层性能组织结构的碳化物金属陶瓷涂层喷涂工艺条件优化提供了技术支撑，对于指导碳化物金属陶瓷涂层制备具有实际价值。在热喷碳化物金属陶瓷涂层失碳机制定量评价理论和研究方法上具有创新。 

发明内容

本发明其目的就在于提供一种对热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层中碳损失的定量表征方法，是寻找一种能对热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中不同失碳形式进行分离和可靠的定量表征的方法，该方法以不同燃气流量和氧气流量条件下，水中沉 积物的化学成分来反映粒子与基体碰撞前的化学成分，通过与相应气体流量条件下基体上沉积涂层的化学成分比较，获取粒子飞行过程和碰撞以后阶段的成分变化，工艺简单、可快速、灵活、方便地定量检测出热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中不同阶段的失碳量，为热喷碳化物金属陶瓷涂层结构制备工艺和性能优化提供研究方法。 

实现上述目的而采取的技术方案，包括： 

(1)测定原始碳化物金属陶瓷粉末的碳含量C_Pwt.％； 

(2)在金属、合金或者陶瓷基体上，热喷涂碳化物金属陶瓷粉末制备碳化物基金属陶瓷涂层，并测定涂层的碳含量C_Swt.％； 

(3)采用与(2)中沉积涂层完全相同的热喷涂工艺参数向盛有水的容器中热喷涂碳化物金属陶瓷粉末，收集在水中的沉积物，并测定其碳含量C_Wwt.％； 

(4)通过对比原始粉末中碳含量和水中沉积物碳含量，由公式(1)可定量获得热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中，粉末在喷涂火焰内加热加速阶段由于碳化物粒子氧化所造成的失碳量ΔC_Y： 

ΔC_Y＝C_P-C_W    (1)； 

(5)通过对比水中收集粉末碳含量和同等喷涂条件下基体上沉积涂层碳含量，可定量获得热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中，由公式(2)粉末与基体碰撞形成涂层阶段由于碳化物颗粒反弹所造成失碳量ΔC_R： 

ΔC_R＝C_W-C_S    (2)。 

与现有技术相比本发明的有益效果在于， 

由于采取了以不同燃气流量和氧气流量条件下，水中沉积物的化学成分来反映粒子与基体碰撞前的化学成分，通过与相应气体流量条件下基体上沉积涂层的化学成分比较，获取粒子飞行过程和碰撞以后阶段的成分变化的方法技术，因而工艺简单、可快速、灵活、方便地定量检测出热喷涂制备碳化物金属陶瓷涂层过程中不同阶段的失碳量，为热喷碳化物金属陶瓷涂层结构制备工艺和性能优化提供研究方法。