粉末的制備工藝有：機(jī)械混合法、加壓氫還原包覆法、燒結(jié)破碎法等，粉末形貌大多為不規(guī)則的塊狀形貌，在焰流中的飛行軌跡不穩(wěn)定，混合粉末甚至在噴涂過程中發(fā)生飛散，難以滿足先進(jìn)熱噴涂技術(shù)的要求。歐美等發(fā)達(dá)國家已相繼開發(fā)出高球形度燒結(jié)態(tài)Cr25NiCr復(fù)合粉末，如PRAXAIR公司的1375VM、METCO公司的5004NS等粉末。噴霧干燥工藝制備球形Cr25NiCr粉末顆粒的主要問題在于料漿的分散性、流動(dòng)性和含固量等關(guān)鍵因素的控制，文中對(duì)該工藝的主要控制點(diǎn)進(jìn)行了研究。

　　1實(shí)驗(yàn)過程

　　1.1噴霧干燥制粒過程

　　將成份（w/）配比為25的NiCr合金粉和75的Cr3C2粉末在球磨混料機(jī)內(nèi)混合24h，球磨前與球磨后粉末粒度用JL？

　　1166型激光粒度儀測量。

　　在攪拌桶內(nèi)按照粉末：聚乙烯醇（PVA）：H2O=3：1：1的比例配制料漿，實(shí)驗(yàn)過程中加入高分子分散劑進(jìn)行分散，百分含量分別為0.02、0.04、0.06.

　　由于粘合劑在攪拌過程中容易產(chǎn)生泡沫，在攪拌過程中加入一定量的消泡劑。實(shí)驗(yàn)用高速離心式噴霧干燥工藝制備Cr25NiCr粉末。

　　1.2粉末及涂層性能檢測

　　噴霧干燥后的Cr3C225NiCr粉末顆粒在氣氛保護(hù)爐內(nèi)1400℃下燒結(jié)2h，取出破碎后用325目和500目標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分；用Scott漏斗法檢測粉末的流動(dòng)性和松裝密度；用日立HITACHIS3500N型掃描電子顯微鏡（SEM）分析粉末表面及剖面形貌相；用X射線衍射儀分析燒結(jié)后粉末的相組成；化學(xué)法分析粉末中各元素成分含量。采用JP5000超音速火焰噴涂設(shè)備（HVOF）制備Cr3C225NiCr涂層，檢測涂層的表面硬度及結(jié)合強(qiáng)度等物理性能，涂層組織及孔隙率采用掃描電鏡進(jìn)行分析。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1球磨工藝對(duì)粉末粒度的影響

　　球磨前混合粉末的原始粒度分布呈單峰正態(tài)分布，粉末平均粒徑為12.8μm.球磨后粉末粒度體積累積分布曲線呈現(xiàn)雙峰樣式，Cr3C2粉末的平均粒度在1.6μm處呈現(xiàn)峰值，NiCr合金粉末的平均粒度在7.0μm處的為峰值。在球磨過程中NiCr合金粉由于有較好的韌性而不宜被破碎，脆性的Cr3C2粉末容易在球磨過程中被破碎成微細(xì)粉末。

　　2.2分散劑含量對(duì)Cr3C2？25％NiCr料漿噴霧干燥粉末物理性能影響

　?。╝）由于未加分散劑，料漿流動(dòng)性和分散性較差，在霧化過程中難以分散形成均勻的液滴，瞬間干燥后的粉末顆粒形狀不規(guī)則；由（b）（c）可以看出，隨著分散劑含量的提高，球形粉末的數(shù)量明顯增多。由于BXJ分散劑使料漿表面活性能增加，改善了料漿的流動(dòng)性和分散性，在霧化過程中分散成均勻的球形液滴；（d）表明隨著分散劑加入含量的增加，液體料漿表面活性過大、霧化液滴的聚合力降低，在噴霧干燥過程離心力作用下粉末顆粒較為松散，不能形成致密化顆粒。

　　經(jīng)－100～ 325目粒度篩分后，粉末流動(dòng)性和松裝密度變化見（a）、（b）。由結(jié)果可知，加入0.04分散劑的料漿所制備的復(fù)合粉末顆粒具有較好的流動(dòng)性和較高的松裝密度，驗(yàn)證了掃描電鏡的分析結(jié)果。松裝密度與噴霧干燥密切相關(guān)，料漿的表面活性和粘度兩者達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)噴霧干燥粉末致密度最佳，同時(shí)，球形粉末具有較佳的流動(dòng)性，其松裝密度測量值也較大。

　　2.3液相燒結(jié)工藝對(duì)粉末的影響

　　前后粉末的表面及剖面形貌相，噴霧干燥制粒后的粉末是機(jī)械混合狀態(tài)，粉末內(nèi)通過聚乙烯醇粘合劑將兩相顆粒粘合在一起（a）、（b）所示。在燒結(jié)過程的初始階段有機(jī)粘合劑聚乙烯醇開始焦化揮發(fā)，在粉末內(nèi)部留下空洞，當(dāng)溫度升高到1000℃以上時(shí)，鎳鉻合金表面氧化皮開始脫落，Cr3C2與NiCr合金相之間通過固相擴(kuò)散方式形成燒結(jié)頸。

　　在1400℃燒結(jié)溫度下，NiCr合金形成液相在顆粒內(nèi)毛細(xì)管作用下迅速潤濕或充填在Cr3C2相周圍形成冶金結(jié)合，粉末表面相互接觸的碳化鉻相也通過固態(tài)擴(kuò)散形成網(wǎng)絡(luò)狀骨架連接，如（c）、（d）所示。

　　實(shí)驗(yàn)采用N2保護(hù)方式很好的控制了碳化鉻相分解趨勢。說明快速的液相燒結(jié)工藝很好的控制碳化物的分解，又使粉末內(nèi)部形成冶金化結(jié)合。

　　可以看出成分上兩種粉末相差不大，實(shí)驗(yàn)研制的粉末在流動(dòng)性和松裝密度方面略好于1375VM粉末，因?yàn)?375VM粉末在－25μm以下粉末含量較高（54.2），影響其流動(dòng)性和松裝密度的提高。

　　2.5超音速火焰噴涂涂層顯微組織研究其組織特點(diǎn)為NiCr合金基體上彌散分布Cr3C2粒子硬質(zhì)相，具有典型的熱噴PSPC的涂層標(biāo)準(zhǔn)[/url]狀結(jié)構(gòu)，涂層與基體之間結(jié)合緊密，沒有明顯的孔隙和顯微裂紋存在。通過掃描電鏡圖像分析軟件分析涂層的孔隙率小于1.5，實(shí)驗(yàn)測定的涂層結(jié)合強(qiáng)度為65.5MPa，涂層表面硬度為（HR15N）91.6.

　　（a）噴霧干燥未燒結(jié)粉末形貌（b）噴霧干燥粉末剖面（c）液相燒結(jié)后粉末形貌（d）液相燒結(jié)后粉末剖面

　　3結(jié)論

　?。?）實(shí)驗(yàn)表明，高分子分散劑能夠提高Cr3C225NiCr料漿的流動(dòng)性，降低材料因密度差異形成成份偏析趨勢，當(dāng)高分子分散劑含量在0.04％時(shí)，噴霧干燥粉末具有最佳的流動(dòng)性和較高的松裝密度，隨著分散劑含量的增加，粉末的物理性能下降。

　?。?）噴霧干燥粉末經(jīng)液相燒結(jié)后，顆粒內(nèi)部呈NiCr合金潤濕Cr3C2相冶金結(jié)合狀態(tài)，XRD分析表明燒結(jié)過程中未發(fā)生明顯的氧化脫碳現(xiàn)象。球形燒結(jié)態(tài)Cr3C225NiCr粉末流動(dòng)性為33.7s/50g，松裝密度為2.24g/cm3。

　　（3）超音速火焰噴涂Cr3C225％NiCr涂層顯微組織呈層狀，涂層與基體結(jié)合緊密，孔隙率為1.5，結(jié)合強(qiáng)度65.5MPa，表面硬度為91.6HR15N.