晶态粉末等离子喷涂制备FeCrNiBSi非晶涂层的组织与耐腐蚀性能OA

目的针对碳钢和低合金钢在海洋环境中易腐蚀的问题,通过优化等离子喷涂工艺,采用低成本的晶态粉末制备兼具高致密度、高硬度与优异耐蚀性的铁基非晶涂层,并阐明粉末中B元素的牺牲脱氧作用及喷涂参数对涂层结构性能的调控机制。方法以粒径为30~50μm的FeCrNiBSi晶态粉末为原料,在80、100、120 mm等3种喷涂距离下于Q235钢表面制备涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)表征涂层的微观结构、物相组成及B元素含量,通过显微维氏硬度测试和电化学工作站分别评价涂层的力学性能及其在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果随喷涂距离从80 mm增至120 mm,涂层非晶含量由53.7%提高至61.4%,同时B元素作为牺牲脱氧剂被持续消耗(质量分数从2.16%降至1.47%),有效抑制了金属氧化,使涂层孔隙率均低于0.5%。涂层最高硬度达752.1HV,但随着喷涂距离增加,因高硬度硼化物相含量显著减少,硬度呈下降趋势。涂层的耐蚀性与孔隙率紧密相关,当喷涂距离为100 mm时,涂层孔隙率最低(0.36%),展现出最优的综合耐蚀性,其腐蚀电位为-0.52 V,较Q235基体提升约30%;自腐蚀电流密度为2.51×10^(-7)A/cm^(2),较基体降低1个数量级。结论本研究通过采用含B晶态粉末并优化喷涂距离,利用B元素的牺牲脱氧效应与等离子喷涂的高冷却速率,在Q235钢上成功制备出高硬度、高致密且耐蚀性显著提升的铁基非晶涂层,为低成本、高性能海洋防腐涂层的工程化应用提供了理论与试验依据。