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等离子体喷涂钨涂层的制备与性能研究
一、引言
钨是重要的高温结构材料，具有高熔点、高热稳定性和良好的力学性能等优良的特性，因此在核反应堆、航空航天和化工等领域得到广泛应用。然而，钨的高熔点和高度化学稳定性使得其难以通过传统的机械加工方式来形成所需的形状和结构，钨制品的制造也面临着很多的挑战。在此背景下，等离子体喷涂技术应运而生，该技术以其高效、低成本和可靠性等特点，成为了钨制品制备的重要方法之一。
本文通过研究等离子体喷涂钨涂层的制备与性能，探讨了等离子体喷涂技术在钨制品制备领域的应用前景。
二、等离子体喷涂技术概述
等离子体喷涂是一种利用等离子体弧加热方式，在高温、低氧等特殊条件下进行固体表面涂层的技术。该技术具有以下优点：
1.宽范围性：等离子体喷涂技术适用于多种材料的表面加工，可以应用于钨、钼、铬、铝等金属材料及陶瓷、玻璃等非金属材料。
2.低温化：由于等离子体喷涂技术利用等离子体弧从而实现材料的加热与融化，是一种低热输入的加热方式，可以保证沉积物和基材的热应力和热变形小。
3.沉积速度快：等离子体弧产生的光弧温度足以使材料熔化和沉积，因此等离子体喷涂技术具有较高的沉积速度。
4.易于自动化：等离子体喷涂技术相对于高能物理沉积技术、物理气相沉积技术或化学气相沉积技术等方法来说实现自动化程度高。
三、钨涂层的制备
1.材料选择：钨制品多用紫铜、镍、钼等金属作为基材，钨微粉是等离子体喷涂过程中应选择的钨源。
2.制备工艺：
（1）基材表面处理：应先对基材表面进行清洗、脱脂、抛光等预处理，以保证钨涂层能够良好地附着于基材表面。
（2）等离子体喷涂：将钨微粉加入等离子体喷涂设备后，启动设备，形成等离子体弧，并在基材表面喷涂沉积材料，形成均匀致密的钨涂层。
（3）后处理：制成钨涂层后，进行热处理、抛光、压制等后续工艺处理，常导致钨涂层的致密性增强、硬度提高、结合强度增大。
四、性能研究
1.表面形貌和微硬度：以SEM和压痕法检测获得了等离子体喷涂钨涂层的表面形貌和微硬度，结果表明钨涂层致密、均匀，硬度高。
2.热稳定性：以恒压氧化实验检测了等离子体喷涂钨涂层在高温氧化气氛下的抗氧化能力，结果表明钨涂层的热稳定性良好，氧化作用较弱。
3.结合力：采用剥离法测试了等离子体喷涂钨涂层的结合强度，结果表明其结合力大于40MPa。
五、总结
等离子体喷涂作为一种有效的钨制品表面处理技术，在制备均匀致密、硬度高、高热稳定性的钨涂层方面具备显著优势。但是钨涂层在制备过程中，需注意钨微粉的粒度、流动性、输送方法等要素，否则容易导致涂层质量下降。由于等离子体喷涂的特点，可以对不同的材料和形状进行钨涂层处理，应用前景十分广阔。