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模具的失效问题越来越普遍,百分之八十的模具失效表现为模具表面局部的磨损和疲劳,严重影响正常生产使用,重新制作模具,需要花费大量的时间和金钱,再制造技术的发展为模具的修复提供了解决之道,其中以热喷涂技术在再制造工程中应用最为广泛。本文利用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在Cr12钢基体表面制备了不同材料配比的Ni60B-WC/Co涂层,采用L8(27)的回归正交设计实验方案,并对优化得到的最佳涂层制备工艺进行实验验证。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征分析涂层的微观形貌和相成分,同时利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试分析了涂层的显微硬度和磨损性能,结果表明:(1)分别建立了相对磨损量、显微硬度和孔隙率与涂层材料配比、喷涂距离之间的数学模型,在满足约束条件情况下对目标函数求极值,得到最佳的涂层制备工艺。(2)WC含量、Co含量和喷涂距离对涂层的磨损性能和显微硬度的影响是显著的,而对孔隙率的影响不显著,对磨损性能影响程度:WC含量>喷涂距离>Co含量,对显微硬度的影响程度:WC含量>Co含量>喷涂距离。在约束条件下对目标函数求极值,各组分质量分数w(Ni60B)=51.3%,w(WC)=35.9%,w(Co)=12.8%,喷涂距离为 320mm的涂层相对磨损量最小0.0264,涂层耐磨损性能最好。(3)涂层与基体结合良好,Ni60B粘结相完全熔化而WC硬质相颗粒则为半熔化状态,涂层与基体主要为机械结合,涂层致密,无较大的孔隙和裂纹,4#涂层试样的孔隙率最高,为0.866%,物相分析可得,涂层相主要由WC相、γ-Ni相和Ni3Si2、CrB2、CrmCn、(Co3W3C)等弥散相组成,W2C和η相的出现说明在喷涂过程中各涂层的WC均有一定程度的脱碳分解。(4)各涂层试样显微硬度值均大于HV0.2851是基体(HV0.2277)的3到5倍,涂层的磨损机理主要与硬质相和粘结相含量有关,WC等硬质相含量高、粘结相含量低的涂层以磨粒磨损为主,相反涂层的磨损以疲劳剥落为主;涂层的摩擦系数最大为0.72,6#试样均值摩擦系数为0.64,小于其它试样,磨损性能最好。(5)采用耐磨性能最佳的涂层制备工艺进行实验验证,对应涂层相对磨损量和显微硬度的实际测量值与理论计算值相符;同时,涂层的结合强度也达到了 65MPa以上,涂层自腐蚀电位大于基体,约为-0.65V、自腐蚀电流密度比基体要小,约为0.7*10-5A/cm2,涂层的耐腐蚀性能明显高于Cr12钢基体。