2.2.3　扫描速度对熔覆层性能的影响

熔覆时扫描速度对熔覆层的性能同样具有非常显著的影响。扫描速度降低，等离子弧作用于样品的时间变长，对基体热输入的增大会引起基体变形。另外，在等离子弧作用区域中，扫描速度太低会导致粉末的过度累积，进而影响涂层的表层质量。同时，熔覆过程中的温度梯度在扫描速度过高时会迅速扩大，因此在熔覆层内产生很大的热应力，易引起涂层的开裂和剥落。以镍基Ni60复合熔覆层为例，研究扫描速度对熔覆层性能的影响。由于该复合涂层中添加了MoS₂，且MoS₂在高温有氧环境中特别容易分解并且产出一定量的SO₂气体。为了获得质量较好的涂层，当采用等离子熔覆制备MoS₂/Ni基复合涂层时，应该尽量降低等离子熔覆功率，提高扫描速度，而且要对涂层实行有效的气体保护，以减少MoS₂的分解和氧化[79，80]。

借助前述的图2.4，可以看出不同扫描速度下镍基复合熔覆层的宏观熔覆形貌。分别对比不同熔覆电流条件下，当扫描速度为2mm/s和3mm/s时，对比图（a）、（b）或（c）、（d）或（e）、（f）样品可知，不同扫描速度对涂层的形貌有较大影响。当扫描速度由3mm/s降至2mm/s时，涂层宽度增加。这是由于扫描速度降低，相同时间内送粉量增加，导致涂层变宽。当扫描速度为2mm/s时，单位时间内输入熔池内的能量较3mm/s时多，因此熔池内物质流动以及翻搅程度较大，涂层表面较为光滑平整，不容易形成波纹，成型质量较好。

图2.17是在熔覆电流为80A时不同扫描速度下熔覆层的宏观成型形貌，其他参数相同的条件下，扫描速度越小，熔覆层越宽。这种形貌是由相同送粉量时扫描速度越慢，总送粉量越多，等离子弧产生的热量输入也越多而导致的。当扫描速度为4mm/s时，涂层表面出现波纹，且毛边现象严重，涂层表面质量下降；当扫描速度为2mm/s时，涂层厚度过大，稀释率太高。因此，当扫描速度为3mm/s时涂层成型最佳。

图2.17　不同扫描速度时的涂层宏观形貌

（a）2mm/s；（b）3mm/s；（c）4mm/s