等離子體噴塗鎢塗層

鎢具有高熔點、高強度、高硬度和高耐磨性的優點，此外，它的熱膨脹係數小、抗蝕性和抗氧化性能好以及導電導熱性能好，因此在尖端科學領域、國防工業和民用工業中都已得到了非常廣泛的應用。

將鎢用於工業中製造零件的表面耐磨保護層可大幅提升材料表面的耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能，目前製備鎢塗層的常用方法主要有化學氣相沉積、物理氣相沉積以及等離子噴塗等。相比較化學氣相沉積技術和物理氣相沉積技術，等離子噴塗技術具有獨特的優勢：操作簡單易行，沉積效率高，易於製備厚塗層，而且還易於對受損塗層進行原位修復。因此，利用等離子噴塗技術製備鎢塗層作為耐磨耐高溫塗層，聚變堆中面向等離子材料受到廣泛的關注。

在塗層原料的選擇中，納米材料具有獨特的結構和優異的性能，可以使機件的服役性能大大提高。研究結果表明，細微性越細的鎢粉可使塗層的拉伸強度、屈服極限、抗蝕、抗高溫作用和抗接觸疲勞性能大幅度提高。因此採用納米鎢粉作為原料通過大氣等離子體噴塗技術獲得高性能的細晶粒鎢塗層。

以16μm鎢粉為噴塗原料製備鎢塗層為例：以Φ40mm×8mm的無氧銅圓片為噴塗基體，經過噴砂預處理，再經酒精或丙酮清洗，從而獲得潔淨、粗糙的表面。將細微性為16μm的鎢粉在100℃條件下烘乾30min後，採用大氣等離子體噴塗技術噴塗到無氧銅基體上，大氣等離子體噴塗設備的功率35KW，送粉方式採用內送粉。噴塗工藝使用的電弧電壓為70V，電弧電流為500A，採用氬氣為噴塗主氣，氫氣為輔氣，氬氣流量為45L/min，氫氣流量為6L/min；送粉速率為25g/min，噴塗距離約為120mm，塗層厚度為1mm，所得塗層樣品測得氣孔率為4.5％，顯微硬度為276.80HV。塗層的結合強度為27MPa。

通過對超細鎢粉進行造粒處理，噴塗過程中佈置保護氣幕，採用等離子體噴塗技術製備細晶粒鎢塗層。製備得到的細晶粒鎢、鉬塗層氣孔率較低，有較好的力學性能和抗熱衝擊性，適於機械部件的耐磨表面保護層，耐高溫等離子體沖刷部件，如核聚變裝置中的第一壁材料等。

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