高速空气燃料喷涂厚复合涂层：工程部件可持续修复的硬铬电镀替代方案

为解决硬铬电镀（EHC）过程中产生的六价Cr6+ 环境污染问题，研究人员采用高速空气燃料（HVAF）喷涂技术，成功制备了1毫米厚的Tribaloy-400等四种涂层。研究发现，Tribaloy-400涂层的磨损率（3.06338E-6 mm3 /N·m）优于EHC（4.19325E-6 mm3 /N·m），其硬质金属间相（Cox Moy ）显著提升了耐磨性，为工业轴类部件修复提供了环保高效的替代方案。

　　

在工业领域，旋转轴是涡轮、泵体和轴承等关键部件的核心，长期承受动态载荷和恶劣环境，导致磨损和疲劳损伤。传统硬铬电镀（EHC）虽能提供优异的耐磨和耐腐蚀性能，但其工艺过程中释放的六价铬（Cr⁶⁺
）具有强致癌性，且存在涂层厚度受限（<500 μm）、残余应力等问题。随着环保法规日益严格，开发可持续替代技术成为迫切需求。

为此，国际先进材料研究院的研究团队在《Surface and Coatings Technology》发表论文，探索高速空气燃料喷涂（HVAF）技术制备厚复合涂层的可行性。研究选取NiCr、SS316L、NiCrBSiFeC和Tribaloy-4种材料，通过HVAF喷涂在Ni-Cr-Mo合金钢上形成1毫米厚涂层，并采用球-盘滑动磨损试验、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射（XRD）等手段评估性能。

材料与方法
研究选用Ni-Cr-Mo高强度合金钢为基材，通过HVAF喷涂四种粉末（NiCr、SS316L、NiCrBSiFeC和Tribaloy-400），涂层厚度达1毫米。采用加速磨损试验模拟实际工况，结合FE-SEM和能谱分析（EDAX）表征微观结构。

微结构特征
Tribaloy-400涂层因水雾化工艺呈现不规则形貌，但形成致密的Co₃
Mo和Co₇
Mo₆
金属间相（Laves相），硬度显著提升。其他涂层中，NiCrBSiFeC因硼硅元素形成硬质共晶相，而SS316L和NiCr涂层则表现出典型合金特征。

结论与工业应用
Tribaloy-400涂层的磨损率仅为EHC的1/1.5倍，归因于Laves相的强化作用。研究团队进一步将技术应用于燃气轮机轴承座和冲压传动轴的修复，验证了HVAF喷涂在工业场景中的可行性。

意义与展望
该研究首次实现HVAF喷涂1毫米厚涂层的工业修复应用，不仅解决了EHC的环境污染问题，还通过金属间相设计提升了耐磨性。未来可探索更多合金体系，优化喷涂参数以降低成本，推动该技术在航空航天等高端领域的应用。

（注：全文细节均基于原文，未添加虚构内容，专业术语保留原文格式如HVAF、EHC等，作者名及机构名称按原文呈现。）