一种高速电弧喷涂涂层及其制备方法与流程

本发明属于高速电弧喷涂领域，具体涉及一种高速电弧喷涂涂层及其制备方法。

背景技术：

材料及其构件由于磨损与腐蚀引起早期失效与报废，造成能源与材料的消耗十分惊人。各类磨损、腐蚀、氧化所引起的失效往往发生于材料及其构件的表面，为了防止在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等条件下工作的零件因其表面局部损坏而使整个零件报废，提高零件的可靠性，延长使用寿命，许多国家都在努力研究和应用各种提高零件表面性能的新技术和新工艺，开发了大批实用、先进、高效的表面工程技术。

热喷涂是材料表面强化与保护的重要技术，它在表面技术中占有重要地位，近20年来得到迅速发展，各种新型、优质热喷涂技术和喷涂材料不断涌现，拓展了热喷涂技术的应用领域电弧喷涂是利用两根形成涂层材料的消耗性电极丝之间产生的电弧为热源，加热熔化消耗性电极丝，并被压缩气体将其雾化和喷射到基底材料上，形成涂层的热喷涂方法。因其具有效率高、成本低、操作安全简便、涂层结合强度高和适宜现场原位大面积施工等优点,在国内外得到普遍的重视，重点应用于防腐、耐磨、装饰及特殊功能等方面。

现有技术如申请号201610851041.0公开了一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法，其组分包括：硼铁60～80份，硅铁3～6份，镍粉2～5份，铝粉3～5份，石墨5～20份，铬粉5～10份，稳弧剂5～15份。制备的液态金属陶瓷涂层非晶含量高，具有高硬度，高耐磨、耐腐蚀等性能。申请号2012280016153.4公开了一种热喷涂涂层，该涂层由完全或部分塑化或熔化的固体原料组成，优选为完全塑化的，该材料含有至少一种能够与腐蚀性物质反应并与它们结合形成一种或多种固体产物化合物的组分，制备得到的热喷涂涂层具有有效的抗腐蚀保护。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构致密、高强度、高硬度，耐磨性与耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料的金属陶瓷复合涂层的制备方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，包括：以辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维作为粉芯材料，置于混粉机中混合均匀得到混合粉料；以合金钢为粉芯外皮材料，制得合金钢槽，将混合粉料加入到合金钢槽中，经包丝、拔丝减径处理得到粉芯丝材，采用高速电弧喷涂工艺将粉芯丝材喷涂在钢基底材料表面，即得到高速电弧喷涂涂层。

本发明以辉钼矿、钪钇石为金属粉芯材料，钙长石、氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，将各组分置于混粉机中混合均匀得到混合粉料，其中辉钼矿、钪钇石与钙长石中的铝硅酸化合物与氧化铝短纤维形成金属陶瓷复合喷涂材料，钙长石与氧化铝短纤维形成的陶瓷增强相与金属基底的浸润性良好，界面反应较小，得到结构致密，高强度、高硬度，耐磨性好、耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料，将其加入到38crsi合金钢槽中组合形成粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各金属组分钼、钇、铬与氧化铝、铝硅酸盐、碳元素之间发生化学发应，生成碳化钼、碳化硅、铝钇合金、铝钪合金、铬钼合金等陶瓷和合金复合相，其与钢基底材料的界面化学兼容性良好，以得到结构致密，具有高强度和硬度、良好的耐磨性与耐腐蚀性的金属陶瓷复合涂层，涂层中较硬的硬质颗粒相与对磨材料接触，有效地保护了基体，能够控制或延缓涂层表面的失效，提高涂层的耐磨性能，同时其可促进钢基底材料晶粒细化，产生弥散强化作用，使钢基底材料的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性有很大的提高。

优选地，合金钢材料为38crsi。

优选地，按重量份计，辉钼矿为25～40份、钪钇石为3～7份、钙长石为5～10份、氧化铝短纤维为4～9份。

优选地，粉芯丝材的直径为2.5～3.5mm，芯粉填充率为33～37％；能更好地将喷涂材料输送到电弧中，使喷涂材料更好地熔融，提高涂层的均匀性。

优选地，高速电弧喷涂工艺中压缩空气的压力为0.7～0.9mpa；可使涂层均匀致密，进一步提高与基底材料的结合强度。

优选地，高速电弧喷涂工艺中喷涂电压为33～35v；能够保证电弧稳定燃烧，改善了雾化效果，进一步提高涂层的硬度和耐磨性。

优选地，高速电弧喷涂工艺中喷涂电流为155～175a；具体的数值可选为158a，163a，170a；为了保证电弧的稳定性，以提高涂层的硬度和耐磨性。

优选地，高速电弧喷涂工艺中喷涂距离为170～220mm；具体的数值可选为180mm，190mm，210mm；可提高熔融颗粒的动能，有利于提高涂层与基底材料的结合强度。

优选地，钢基底材料为45号钢。

优选地，高速电弧喷涂涂层的厚度为0.5～0.7mm；能更好地使涂层与基底材料结合，不易脱落。

为了进一步提高金属陶瓷复合涂层与基体材料的结合强度，以及涂层的硬度、耐磨性与耐腐蚀性，采取的优选方案还包括：

在制备的混合粉料中添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，按重量份计，α-氧化铁-氧化钛复合材料为0.5～2份，黑钨矿为1～3份，两者可生成钼钨合金，在高速电弧喷涂温度下，与辉钼矿、钙长石、氧化铝纤维、38crsi合金发生反应，生成铝钛合金、碳化钨等金属陶瓷复合喷涂材料；同时两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对基体材料的浸润性，减少涂层与基体材料之间的内应力，进而提高了涂层与基体材料的结合强度，且提高了金属陶瓷复合涂层硬度、耐磨性与耐腐蚀性。

其中上述α-氧化铁-氧化钛复合材料的制备方法为：

将500ml0.02mol/lfecl3与0.002mol/lhcl的混合溶液置于三口烧瓶中，电热套加热，沸腾状态下回流5～6h，得到透明的α-氧化铁纳米前驱体溶胶，将其移入马弗炉中，500℃下烧结1h，自然冷却至室温，得到α-氧化铁粉体；将质量比为钛酸丁酯：二乙醇胺：水＝19:5.8:1.1的无水乙醇溶液在磁力搅拌器搅拌下制成一定浓度的溶胶溶液，移入马弗炉中，500℃下烧结1h，自然冷却至室温，得到氧化钛粉体；将α-氧化铁粉体、氧化钛与水按质量比为1：1：3配制成复合溶液，并移入马弗炉中，在500℃下烧结1h，自然冷却至室温，得到α-氧化铁-氧化钛复合材料。

本发明由于采用了合金钢为粉芯外皮材料，以辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维作为粉芯材料，置于混粉机中混合均匀得到混合料，加入到合金钢槽中，经包丝、拔丝减径处理制备得到粉芯丝材，采用高速电弧喷涂工艺将粉芯丝材喷涂在钢基底材料表面，即得到高速电弧喷涂涂层。因而具有如下有益效果：以辉钼矿、钪钇石为金属粉芯材料，钙长石、氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，将各组分置于混粉机中混合均匀得到混合料，可形成金属陶瓷复合喷涂材料，得到高强度、高硬度，耐磨性好、耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料，与粉芯外皮材料制得的合金槽结合形成粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分发生化学反应，生成陶瓷和合金复合相，与钢基底材料结合，得到结构致密，具有高强度和硬度、良好的耐磨性与耐腐蚀性的金属陶瓷复合涂层，其可促进钢基底材料晶粒细化，产生弥散强化作用，使钢基底材料的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性有很大的提高。因此，本发明的目的在于提供一种结构致密、高强度、高硬度，耐磨性与耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料的金属陶瓷复合涂层的制备方法。

附图说明

图1为高速电弧喷涂涂层的内聚强度；

图2为高速电弧喷涂涂层的孔隙率；

图3为高速电弧喷涂涂层的硬度；

图4为高速电弧喷涂涂层的腐蚀速率；

图5为高速电弧喷涂涂层的磨损失重量；

图6高速电弧喷涂涂层与钢基底材料的结合强度。

具体实施方式

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，其步骤包括：以25～40份辉钼矿、3～7份钪钇石、5～10份钙长石、4～9份氧化铝短纤维作为粉芯材料，置于混粉机中混合均匀得到混合粉料；将0.5mm厚、12mm宽的合金钢带通过包丝机的滚压轮压成“u”断面，将混合粉料通过送粉器填充到“u”型槽中，然后将填充后的带材通过滚压轮包紧压实，然后将其通过拉丝机进行多道拔丝模减径处理，得到粉芯丝材；为了粉芯丝材能够快速熔融，均匀喷涂在钢基底材料上，粉芯丝材的直径为2.5～3.5mm，芯粉填充率为33～37％，能更好地将喷涂材料输送到电弧中，使喷涂材料更好的熔融，提高涂层的均匀性。

将上述粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，两个导电嘴分别连接着电源的正极与负极，接通电源对钢基底材料进行表面喷涂；为了保证喷涂的稳定性、安全性与均匀性，高速电弧喷涂工艺参数为：压缩空气的压力为0.7～0.9mpa，喷涂电压为33～35v，喷涂电流为155～175a，喷涂距离为170～220mm，得到高速电弧喷涂涂层，厚度为0.5～0.7mm。

在一些实施例中，粉芯材料中各组分的重量份为：辉钼矿为25～40份、钪钇石为3～7份、钙长石为5～10份、氧化铝短纤维为4～9份；进一步地，辉钼矿为30～35份、钪钇石为4～7份、钙长石为6～9份、氧化铝短纤维为4～7份。

在一些实施例中，高速电弧喷涂工艺中压缩空气的压力为0.7～0.9mpa；可使涂层致密，进一步提高与基底材料的结合强度。

在一些实施例中，高速电弧喷涂工艺中喷涂电压为33～35v；能够保证电弧稳定燃烧，改善了雾化效果，进一步提高涂层的硬度和耐磨性。

在一些实施例中，高速电弧喷涂工艺中喷涂电流为155～175a；进一步地，高速电弧喷涂工艺中喷涂电流为158a，163a，170a；为了保证电弧的稳定性，以提高涂层的硬度和耐磨性。

在一些实施例中，高速电弧喷涂工艺中喷涂距离为170～220mm；进一步地，高速电弧喷涂工艺中喷涂距离为180mm，190mm，210mm；可提高熔融颗粒的动能，有利于提高涂层与基底材料的结合强度。

在一些实施例中，高速电弧喷涂涂层的厚度为0.5～0.7mm；能更好地使涂层与基底材料结合，不易脱落。

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，其步骤包括：

按重量份计，将27份辉钼矿、4份钪钇石、6份钙长石、4份氧化铝短纤维置于混粉机中，混合1h至均匀，得到混合粉料；将0.5mm厚、12mm宽的38crsi带通过包丝机的滚压轮压成“u”断面，将混合粉料通过送粉器填充到“u”型槽中，然后将填充后的带材通过滚压轮包紧压实成直径为3.5mm的丝材。包丝完成后丝材进入拉丝机，经多道拉拔减径后成直径为2.5mm的喷涂粉芯丝材，丝材的填充率为35％。

将上述粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，两个导电嘴分别连接着电源的正极与负极，接通电源对钢基底材料进行表面喷涂；为了保证喷涂的稳定性、安全性与均匀性，高速电弧喷涂工艺参数为：压缩空气的压力为0.7mpa，喷涂电压为34v，喷涂电流为158a，喷涂距离为190mm，得到高速电弧喷涂涂层，厚度为0.5mm。

实施例2

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，其步骤包括：

按重量份计，将32份辉钼矿、6份钪钇石、7份钙长石、5份氧化铝短纤维置于混粉机中，混合1h至均匀，得到混合粉料；将0.5mm厚、12mm宽的38crsi带通过包丝机的滚压轮压成“u”断面，将混合粉料通过送粉器填充到“u”型槽中，然后将填充后的带材通过滚压轮包紧压实成直径为3.5mm的丝材。包丝完成后丝材进入拉丝机，经多道拉拔减径后成直径为2.8mm的喷涂粉芯丝材，丝材的填充率为33％。

将上述粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，两个导电嘴分别连接着电源的正极与负极，接通电源对钢基底材料进行表面喷涂；为了保证喷涂的稳定性、安全性与均匀性，高速电弧喷涂工艺参数为：压缩空气的压力为0.8mpa，喷涂电压为35v，喷涂电流为163a，喷涂距离为180mm，得到高速电弧喷涂涂层，厚度为0.6mm。

实施例3

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，其步骤包括：

按重量份计，将37份辉钼矿、7份钪钇石、9份钙长石、8份氧化铝短纤维置于混粉机中，混合0.8h至均匀，得到混合粉料；将0.5mm厚、12mm宽的38crsi带通过包丝机的滚压轮压成“u”断面，将混合粉料通过送粉器填充到“u”型槽中，然后将填充后的带材通过滚压轮包紧压实成直径为3.5mm的丝材。包丝完成后丝材进入拉丝机，经多道拉拔减径后成直径为3.2mm的喷涂粉芯丝材，丝材的填充率为36％。

将上述粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，两个导电嘴分别连接着电源的正极与负极，接通电源对钢基底材料进行表面喷涂；为了保证喷涂的稳定性、安全性与均匀性，高速电弧喷涂工艺参数为：压缩空气的压力为0.9mpa，喷涂电压为34v，喷涂电流为170a，喷涂距离为210mm，得到高速电弧喷涂涂层，厚度为0.7mm。

实施例4

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，按重量份计，将40份辉钼矿、4份钪钇石、10份钙长石、5份氧化铝短纤维置于混粉机中，混合0.8h至均匀，得到混合粉料。

实施例5

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，高速电弧喷涂工艺参数为：压缩空气的压力为0.7mpa，喷涂电压为33v，喷涂电流为160a，喷涂距离为200mm，得到高速电弧喷涂涂层。

实施例6

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，混合粉料的组分中不添加辉钼矿。

实施例7

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，混合粉料的组分中不添加钪钇石。

实施例8

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，混合粉料的组分中不添加辉钼矿与钪钇石。

实施例9

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，混合粉料的组分中不添加钙长石与氧化铝短纤维。

实施例10

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例3不同的是，在制备的混合粉料中添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，按重量份计，α-氧化铁-氧化钛复合材料为1份，黑钨矿为2份。

实施例11

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例10不同的是，在制备的混合粉料中添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，按重量份计，α-氧化铁-氧化钛复合材料为0.5份，黑钨矿为3份。

实施例12

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例10不同的是，在制备的混合粉料中添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，按重量份计，α-氧化铁-氧化钛复合材料为1份，黑钨矿为1份。

实施例13

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例10不同的是，在制备的混合粉料中不添加α-氧化铁-氧化钛复合材料。

实施例14

一种高速电弧喷涂涂层的制备方法，与实施例10不同的是，在制备的混合粉料中不添加黑钨矿。

试验例1：

1.高速电弧喷涂涂层内聚强度的测定

采用100×45×60mm³的45钢试样，将其表面喷刚玉砂进行除锈处理，达到sa3级，然后进行喷涂，涂层厚度为1-1.1mm。试样表面进行无心磨加工以获得光滑(表面粗糙度约0.8)，磨削加工后涂层厚度，1.0^±0.01mm。在we-30万能拉伸试验机上以1mm/min的拉伸速度进行拉伸，直至试样产生断裂，记录断裂时的最大载荷，每种涂层测3个试样，取平均值作为每种涂层的内聚强度。涂层的结合强度可以根据如下公式计算获得：

式中：

γ—内聚强度(mpa)；

f—拉伸载荷；

d1—试样喷涂前直径(mm)；

d2—试样加工后直径(mm)。

图1为高速电弧喷涂涂层的内聚强度。从图1可以看出，实施例1-5涂层的内聚强度均大于180mpa，对比实施例3与实施例6-9，实施例3涂层的内聚强度远大于实施例6-9，且实施例6-7涂层内聚强度高于实施例8-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维提高了高速电弧喷涂涂层的内聚强度，原因是辉钼矿与钪钇石作为金属相，钙长石与氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，形成金属与陶瓷复合相，且陶瓷增强相与金属基底的浸润性良好，界面反应较小，得到高强度、高硬度，耐磨性好、耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料，喷涂在钢基底材料上，得到内部结构致密，内聚强度高的金属陶瓷复合涂层。

从图1还可以看出，实施例10-12涂层的内聚强度高于190mpa，对比实施例10-12与实施例3、实施例13-14，实施例10-12涂层的内聚强度高于实施例3、实施例13-14，这可能是在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对钢基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层与钢基底材料的结合强度以及金属陶瓷复合涂层的内聚强度。

2.高速电弧喷涂涂层孔隙率的测定

涂层孔隙率采用金相检测法测定，在leica-mps60型光学显微镜(×400)和yr-mv测量软件进行测算，每个试样测试五个区域，取其平均值，得出孔隙率平均值。

图2为高速电弧喷涂涂层的孔隙率。从图2可以看出，实施例1-5的孔隙率低于5％，对比实施例3与实施例6-9，实施例3涂层的孔隙率远低于实施例6-9，且实施例6-7涂层孔隙率低于实施例8-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维降低了高速电弧喷涂涂层的孔隙率，原因辉钼矿与钪钇石作为金属相，钙长石与氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，得到高强度、高硬度，耐磨性好、耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料，喷涂在钢基底材料上，得到孔隙率低的金属陶瓷复合涂层。

从图2还可以看出，实施例10-12涂层的孔隙率不高于2.5％，对比实施例10-12与实施例3、实施例13-14，实施例10-12涂层的孔隙率低于实施例3、实施例13-14，原因是在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对钢基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层的结构致密性，即孔隙率降低。

3.高速电弧喷涂涂层显微硬度的测定

选用25mm×16mm×4mm的45钢，在25mm×16mm面上进行喷涂，涂层厚度0.5mm。对涂层表面首先利用砂轮打磨平整，然后用金相砂纸按金相试样要求对涂层表面进行磨制。在hvs-1000型数字显微硬度计上测试涂层表面的显微硬度。测试的位置从试样涂层中间往两边每隔50μm取一点，共取10点。每种涂层的显微硬度值均为10个数据的平均值。

图3为高速电弧喷涂涂层的硬度。从图3可以看出，实施例1-5涂层的硬度均高于445hv，对比实施例3与实施例6-9，实施例3涂层的硬度远高于实施例6-9，且实施例6-7涂层的硬度高于实施例8-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维提高了高速电弧喷涂涂层的硬度，原因是辉钼矿与钪钇石作为金属相，钙长石与氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，得到高硬度的金属陶瓷复合喷涂材料，喷涂在钢基底材料上，得到硬度高的金属陶瓷复合涂层。

从图3还可以看出，实施例10-12涂层的硬度高于470hv，对比实施例10-12与实施例3、实施例13-14，实施例10-12涂层的硬度高于实施例3、实施例13-14，这说明在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对钢基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层的结构致密性，进而提高了涂层的硬度。

4.高速电弧喷涂涂层耐腐蚀性的测定

采用刷涂饱和混合盐溶液于试样上进行高温腐蚀实验。基底试样为基底试样为20mm×20mm×4mm的45钢，表面喷刚玉砂进行除锈处理，达到sa3级，然后表面喷涂厚度为0.7mm的涂层，选用重量比为7:3的naso4+k2so4饱和水溶液刷涂于试样表面上，刷涂盐膜量为4-6mg/cm²，把试样放入小坩埚，再把小坩埚放入大坩埚中，所有称重过程，均把试样和小坩埚同时记重，以防止试样在试验过程中污染。刷涂后在200℃下烘干3小时，称重，再放入箱式电炉中，在800℃条件下进行热腐蚀试验，时间为100h，每20h取出冷却后称重，得到腐蚀增重量；然后再涂盐、烘干、称重、腐蚀，如此进行循环试验。

图4为高速电弧喷涂涂层的腐蚀速率。从图4可以看出，实施例3涂层的腐蚀速率远低于实施例6-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维提高了高速电弧喷涂涂层的耐腐蚀性，原因是各组分与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，得到耐腐蚀性好的金属陶瓷复合喷涂材料，喷涂在钢基底材料上，进而得到耐腐蚀性好的金属陶瓷复合涂层。对比实施例10与实施例13-14，可以看出，实施例10的腐蚀速率低于实施例13-14，这说明在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，提高了涂层的耐腐蚀性，这可能是因为两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对钢基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层的结构致密性，进而提高了涂层的耐腐蚀性。

5.高速电弧喷涂涂层耐磨性的测定

选用圆柱凸台45钢，在直径25mm端面上进行喷涂，涂层厚度0.4mm。在mm-w1型立式万能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。选用240目水砂纸作为摩擦对偶，加载100n，试样转速为200rad/min，每个试样摩擦30min。试验前称量试样重量并记录，每10min换一次砂纸并称重记录，最后计算出每个试样10min后的平均磨损失重量。

图5为高速电弧喷涂涂层的磨损失重量。从图5可以看出，实施例1-5涂层的磨损失重量低于16.5mg，对比实施例3与实施例6-9，实施例3涂层的磨损失重量低于实施例6-9，且实施例6-7涂层的磨损失重量低于实施例8-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维降低了高速电弧喷涂涂层的磨损失重量，原因是添加辉钼矿与钪钇石作为金属相，钙长石与氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，得到耐磨性好的金属陶瓷复合喷涂材料，喷涂在钢基底材料上，以得到耐磨性好的金属陶瓷复合涂层。

从图5还可以看出，实施例10-12涂层的磨损失重量低于15mg，对比实施例10-12与实施例3、实施例13-14，实施例10-12涂层的磨损失重量低于实施例3、实施例13-14，这说明在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对钢基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层的结构致密性，进而提高了涂层的强度、硬度与耐磨性。

6.高速电弧喷涂涂层与钢基底材料结合强度的测定

采用对偶件拉伸试验法，按照gb8642-88标准在we-10a万能材料试验机上测试涂层的结合强度。依据标准，试样规格为涂层厚度不大于0.5mm。对试件进行喷涂处理后，用tg205高强度胶与未经喷涂的对偶件进行对心粘接，待完全固化后进行拉伸试验。加载速度要求不超过1000n/s±100n/s。每种涂层的结合强度值均为5个数据的平均值。

图6高速电弧喷涂涂层与钢基底材料的结合强度。从图6可以看出，实施例1-5的结合强度均高于31mpa，对比实施例1-5与实施例6-9，实施例1-5的结合强度高于实施例6-9，这说明添加辉钼矿、钪钇石、钙长石、氧化铝短纤维提高了高速电弧喷涂涂层与基底材料的结合强度，原因是辉钼矿与钪钇石作为金属相，钙长石与氧化铝短纤维作为陶瓷增强相，与合金钢制备得到金属陶瓷复合粉芯丝材，在高速电弧喷涂高温的作用下，各组分之间发生化学反应，得到结构致密，具有高强度和硬度、良好的耐磨性与耐腐蚀性的金属陶瓷复合涂层喷涂在钢基底材料上，与钢基底材料很好的结合，进而提高金属陶瓷复合涂层与钢基底材料的结合强度。

从图6还可以看出，实施例10-12涂层与基底材料的结合强度高于37mpa，对比实施例10-12与实施例3、实施例13-14，实施例10-12涂层与基底材料的结合强度高于实施例3、实施例13-14，这说明在制备的混合粉料中同时添加α-氧化铁-氧化钛复合材料与黑钨矿，提高了涂层与基底材料的结合强度，原因是两者在高温环境下，可降低熔融物的表面张力，加强了熔融物对基底材料的浸润性，减少涂层之间的内应力，进而提高了涂层的结构致密性，进而提高了涂层的强度、硬度与耐磨性。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。