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冷冲模具的主要失效形式是磨损,以往常采用镶块嵌入法,堆焊和电刷镀的修复方法。但采用镶块嵌入法修复的模具结构较复杂,加工困难,对工人的技术要求较高;堆焊在修复过程中热量注入大,能量不集中,模具热影响区域大,容易产生畸变甚至开裂;电刷镀的镀层与基体的结合强度不高,镀层的临界厚度限制了它的应用。近年来,随着热喷涂技术的发展,其在零件修复和功能性结构涂层的研究也日趋普遍和深入。
本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)喷涂技术,在Cr12MoV这一典型的冷冲模具钢表面制备了组织致密,性能优异的金属陶瓷涂层。并对不同喷涂工艺参数对涂层组织和性能的影响展开了研究,确定了最佳喷涂工艺参数,重点分析了涂层的抗冲击性能,为HVOF 在冷冲模具失效修复的应用打下基础。在不同的工艺参数下,涂层组织均较为致密,孔隙率均较低(<1.46%),粉末颗粒在高温条件下,均发生了脱碳反应,涂层中含有W2C 相和 相(Co3W3C)。对喷涂参数的正交试验表明,煤油流量对涂层综合性能的影响最大,喷涂距离次之,送粉量最小。涂层的结合强度受喷涂工艺参数的影响较大,但均大于57.5MPa,剪切强度最小为142.2MPa,涂层与基体及涂层内部的结合状况良好,从剪切涂层碎片的断面来看,涂层呈现典型的解理断裂特征。涂层在冲击次数较少时,表面形貌以表面蚀坑为主;冲击次数较多时,涂层表面出现龟壳状裂纹,涂层出现剥落,宏观表现为塑性变形。实验结果表明,采用HVOF喷涂技术在Cr12MoV表面能够制备组织致密,结合强度高,抗冲击性能优异的金属陶瓷涂层,具有良好理论技术的应用前景。