2.2.2 送粉量对熔覆层性能的影响
熔覆过程中送粉量也是影响熔覆层性能的又一重要因素。当送粉量过多时，产生的等离子体能量不能将粉体材料全部熔融，导致粉末熔融不充分，熔覆层中夹杂半熔态或未熔态粉末，影响熔覆层性能；反之，当送粉量过少时，等离子体的能量高于粉末熔融所需的能量，粉末材料将有被烧蚀的风险。因此，合理控制送粉量是改善熔覆层性能的又一有效手段，本节将通过镍基和铁基等离子熔覆粉末送粉量的变化来研究其与最终涂层性能的关系。
2.2.2.1 送粉量对镍基熔覆层性能的影响
图2.11是送粉量分别为6.4g/min、5.4g/min时等离子熔覆层及其与基体的结合界面处的微观组织形貌图。从图中发现，当送粉量改变时，熔覆层的组织从以6.4g/min送粉量的枝晶为主变为以5.4g/min送粉量的等轴晶为主。同时在相同扫描倍数下，送粉量为6.4g/min时熔覆层中部晶粒尺寸要远大于5.4g/min送粉量的熔覆层中部晶粒尺寸。
图2.11 熔覆电流均为120A时，镍基熔覆层Ni35在不同送粉量时熔覆层及其与基体结合界面处的微观形貌
（a）、（b）6.4g/min；（c）、（d）5.4g/min
结合图2.6所得的结论，得知在电流为100A的情况下无论送粉量是多少，所得熔覆层显微硬度均不理想。图2.12分别是在电流为80A、120A条件下考察送粉量对熔覆层硬度的影响。图2.12（a）中熔覆电流为80A时，送粉量为6.4g/min样品熔覆层的中部硬度高于送粉量为5.4g/min的样品，但在熔覆层顶部送粉量为6.4g/min样品的硬度出现了较大幅度的下降。而在图2.12（b）中，熔覆电流为120A时，送粉量为5.4g/min样品硬度远远高于6.4g/min样品，且整个熔覆层的硬度值比较均匀，变化不大。综合来说，当送粉量为5.4g/min时熔覆层的硬度更高且涂层硬度值较均匀。
图2.12 镍基熔覆层Ni35在不同熔覆电流时不同送粉量熔覆层的显微硬度
（a）80A；（b）120A
2.2.2.2 送粉量对铁基熔覆层性能的影响
图2.13是送粉量分别为6.4g/min和5.4g/min，且熔覆电流均为120A时铁基熔覆层宏观形貌，熔覆层/基体界面处、熔覆层中部以及熔覆层顶部微观组织形貌。由图2.13可看出，送粉量为6.4g/min的样品界面处、中部还有顶部都主要由枝晶组织构成，尤其是熔覆层中部能明显看出大块枝晶。送粉量为5.4g/min的样品，熔覆层各处都主要由胞晶和等轴晶构成。对比两样品的微观照片发现，随着送粉量的增加，样品微观组织中枝晶组织越来越明显。
图2.13 熔覆电流均为120A，不同送粉量时铁基熔覆层宏观形貌，熔覆层/基体界面处、熔覆层中部以及熔覆层顶部微观组织形貌
（a）～（d）：6.4g/min；（e）～（h）：5.4g/min
图2.14是送粉量为5.4g/min和6.4g/min，且熔覆电流均为120A时铁基熔覆层/基体界面处的微观组织形貌。表2.3是送粉量不同时熔覆层不同区域的元素质量分数。由图2.14和表2.3发现，在两样品中分别对比A区（晶内）与B区（晶间）元素含量可以看出，A区Fe含量高于B区，Cr含量则低于B区。由整体能谱分析结果可知，随着送粉量增加，晶内和晶间Si含量有所增加。O含量变化不大。
图2.14 熔覆电流均为120A，送粉量不同时铁基熔覆层/基体界面处微观组织形貌
（a）5.4g/min；（b）6.4g/min
表2.3 送粉量不同时熔覆层不同区域的元素质量分数单位：%
图2.15是送粉量为6.4g/min和5.4g/min，且熔覆电流均为120A时熔覆层元素面分布。由图2.15可看出，Cr元素和Fe元素分布密集，Si多数分布在晶粒内，送粉量为5.4g/min的试样比送粉量为6.4g/min的试样能更明显看出其Cr元素在晶间的分布，其余元素分布情况不明显（彩图参见目录中二维码）。故此说明送粉量对熔覆层元素面分布影响不明显。
图2.15 熔覆电流均为120A，送粉量不同时铁基熔覆层元素面分布
（a）6.4g/min；（b）5.4g/min
图2.16是送粉量不同时，熔覆电流为80A、100A和120A时熔覆层硬度的变化。由图2.16可看出，所有样品熔覆层硬度均明显高于基体硬度，且向熔覆层方向随着熔覆距离的增加，硬度普遍经历降低→增加→降低的变化趋势。分别对样品a、c进行分析，发现送粉量为6.4g/min时样品硬度值大于送粉量为5.4g/min时样品的硬度值，然而在图2.16（b）中送粉量为6.4g/min时样品的硬度值却小于送粉量为5.4g/min时样品的硬度值。此结论再次证实硬度的变化不完全与送粉量和电流呈线性关系，只有电流与送粉量适当配合，才能使硬度达到最高，其硬度值的最佳组合为电流80A、电压100V、送粉量6.4g/min。
图2.16 送粉量不同时的熔覆层硬度
（a）80A；（b）100A；（c）120A
表2.4是不同送粉量且不同熔覆电流条件下熔覆层的冲蚀失重。对比表2.4中80A和100A熔覆电流时的数据可发现，随着送粉量的减少冲蚀失重也减少，表明熔覆层抗冲蚀磨损性能逐渐增强。
表2.4 不同送粉量条件下，不同熔覆电流时熔覆层的冲蚀失重
