采用田口方法（Taguchi method）对Q235钢基材上采用HVOF喷涂工艺制备的FeCrCoAlTiB涂层的参数优化、腐蚀磨损行为以及XPS（X射线光电子能谱）分析结果进行研究

《Scientific Reports》：Parametric optimization, corrosion erosive wear and XPS response of FeCrCoAlTiB coating on Q235 steel substrate by HVOF spraying using Taguchi method

　　

摘要

采用高速氧燃料（HVOF）热喷涂技术在Q235钢基材上制备了Fe??Cr??Co??Al??Ti?B?（涂层1）和Fe??Cr??Co??Al??Ti?B??（涂层2）。通过喷射式侵蚀测试仪评估了涂层的抗侵蚀性能，并通过微观结构分析研究了表面劣化机制。材料去除过程主要包括犁切、切割、颗粒形成、磨料沟槽形成和裂纹产生等作用。参数分析表明，冲击速度是影响侵蚀的主要因素，其对总磨损率的贡献约为65–68%，其次是撞击角度（约30–32%）。各控制参数的相对重要性排序为：冲击速度 > 撞击角度 > 磨料进给速率 > 磨料粒径。扫描电子显微镜观察发现，侵蚀机制随撞击角度的不同而变化：在低冲击角度下以微切割、混合切割和沟槽形成为主；而在接近垂直冲击的情况下，颗粒形成成为材料去除的主要机制。两种涂层均形成了保护性的钝化层，这从它们比基材更高的腐蚀电位（E_corr）中可以得到验证。田口（Taguchi）分析法确定了最佳的抗侵蚀条件：冲击速度为10 m/s，撞击角度为30°，磨料进给速率为160 g/min，磨料粒径为105 μm。总体而言，研究结果表明侵蚀行为受冲击驱动的变形机制控制，在较高撞击角度下颗粒脱落是主要的失效模式。