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随着石油开采工程的不断进行,抽油杆的工作环境日益恶劣,频发的抽油杆失效事故严重影响了油田开发工程低耗、高效的生产,提高抽油杆的工作效率具有重要的实际意义。由于在工况下,抽油杆面临的主要问题是腐蚀和磨损,因此本文利用高频感应熔覆技术,在抽油杆用钢35CrMo的表面制备了 Ni基合金涂层,以期提高基体材料的耐磨性和耐蚀性。课题通过研究Ni基感应熔覆涂层的制备工艺,优选了适合Ni基涂层的粘结剂及其添加量;通过分别向Ni基粉材中掺杂不同含量的TiC和Ti+B4C制备了两种Ni基复合合金涂层,进而研究了涂层的组织与性能特点。借助光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)分析了 Ni基合金涂层的显微组织和物相组成;利用扫描电子显微(SEM)和能谱仪(EDS)对Ni基合金涂层进行了微观形貌观察和元素分析;采用洛氏硬度计和显微硬度计分别评价了涂层表面的宏观硬度和截面的微观硬度;利用摩擦磨损试验机和电化学工作站分析了 Ni基合金涂层的耐磨性和耐蚀能,并得到了以下结论:(1)与聚乙烯醇和羧甲基纤维素相比,采用水玻璃作粘结剂时Ni基合金涂层的脱渣性和成形质量更好,并且当水玻璃的含量为8%时,涂层内部结合紧密,气孔和孔隙等缺陷较少;高频感应熔覆制备Ni基合金涂层可实现涂层与基体良好的冶金结合。(2)Ni基合金层主要由γ-Ni,Ni3Fe、Ni3Si,CrB,Cr7C3构成;涂层的硬度、耐磨性和耐点腐蚀性能均相对于35CrMo材料有显著地提高;沿基体向涂层表面方向,显微硬度大致呈梯度递增的规律;掺杂不同含量的硬质颗粒可有效提高涂层的硬度和耐磨性,但耐蚀性能略有降低;涂层的摩擦系数和磨损量随着试验应力的增加而减小,随着摩擦速度的增加而增大。(3)掺杂TiC硬质颗粒可打乱Ni基涂层中柱状晶的生长,TiC颗粒主要镶嵌在γ-Ni的晶间共晶组织中;随着TiC掺杂量的增加,涂层中缺陷的数量增多,表面硬度和耐磨性呈先上升后下降的趋势,且当TiC的添加量为10%时硬度和耐磨性相对更好。(4)在掺杂Ti+B4C的Ni基涂层中有TiC和TiB2形成,并且第二相主要沿着y-Ni的晶界分布;随着Ti+B4C掺杂量的增加,涂层的组织趋于细小、均匀,硬度和耐磨性呈逐渐增加的趋势。