碳化钨涂层喷涂工艺的困境与突破：从HVOF主导到100HE的革新

传统喷涂工艺的差异：等离子与HVOF的博弈

碳化钨-钴（WC-Co）涂层因兼具高硬度和韧性，被广泛用于极端耐磨场景。然而，其制备过程中易发生碳损失（脱碳），导致硬质相（WC）分解为脆性相（W₂C或游离钨），极大影响涂层寿命。因此，喷涂工艺的选择需在抑制脱碳与提升效率之间权衡。

等离子喷涂

工艺特性：通过高温等离子弧熔化粉末颗粒，高速喷射至基体。
优势：沉积效率高，适合快速制备厚涂层。
致命缺陷：高温导致碳化钨严重脱碳，涂层硬度衰减，孔隙率＞3%，耐磨性不足。

HVOF喷涂

工艺特性：利用超音速燃烧气流加速粉末颗粒，低温高速撞击基体。
核心优势：抑制碳损失，保留WC硬质相，涂层致密（孔隙率＜2%）、硬度大，耐磨性比等离子喷涂提升2–3倍。
局限：沉积效率低，送粉速率受限，难以满足大批量生产需求。

HVOF在碳化钨涂层的统治地位：性能压倒效率

尽管HVOF的沉积效率偏低，但其在涂层质量上的绝对优势，使其成为碳化钨喷涂的默认选择，尤其在以下场景：

高磨损环境：如航空发动机叶片、石油钻杆等，涂层硬度与致密度直接决定部件寿命；
精密部件：低孔隙率可减少腐蚀介质渗透，延长耐腐蚀性；
成本容忍度高领域：军工、航空航天等对性能敏感但对成本不敏感的应用。

在100HE系统出现前，HVOF是碳化钨喷涂的“黄金标准”，而等离子喷涂仅用于对耐磨性要求不高的低成本替代方案。

100HE等离子喷枪为碳化钨涂层带来新选择

传统认知中，等离子喷涂的脱碳问题与HVOF的低效率似乎无解。但100HE等离子喷枪系统通过工艺革新与参数重构，成功打破这一僵局，使等离子喷涂成为碳化钨涂层的新竞争力选项。

100HE的核心创新

低温高速等离子技术：优化氩气/氮气/氢气混合比例与喷枪功率（90kW），降低等离子弧热输入，减少碳化钨高温暴露时间，脱碳率控制在5-8%。
喷涂颗粒加速：100HE喷枪的粒子可以达到430～527m/s，撞击基体时形成致密结构，孔隙率＜8%，，性能与HVOF涂层持平。

2.100HE的效率碾压

通过高送粉速率（80g/min）与定向气流控制，100HE的沉积效率提升至81%，单位时间涂层沉积量翻倍，显著降低加工成本。

性能验证：以WC-12Co涂层为例

指标	100HE等离子喷涂	传统HVOF
孔隙率	＜1.8%	＜2%
硬度（HV）	1300–1500	1200–1600
沉积效率	最大81%	40–50%
脱碳率（WC→W₂C）	5–8%	＜3%

HVOF工艺曾因兼顾碳化钨涂层的致密性与低脱碳率长期占据主导地位，但其低沉积效率的短板始终制约工业化应用规模。而100HE等离子喷枪系统通过低温高速等离子技术革新，不仅解决了传统等离子喷涂的脱碳难题，更将沉积效率提升至81%，同时兼容复杂基体形状与厚涂层需求。这一突破使等离子喷涂重新成为碳化钨-钴材料喷涂的高性价比选择，尤其适用于矿山机械、汽车模具等大规模生产场景，以及需要兼顾耐磨性与加工效率的精密部件领域。