等离子堆焊(亦称等离子喷焊，国外称为PTA工艺)，因其高效的热压缩、机械压缩和磁压缩，成为一种良好合金粉末表面熔敷(堆焊)的工艺方法。具有如下优点：堆焊层硬度均匀，组织均一，减少质量缺陷；母材稀释率低，变形小；过程连续，易于自动化等[1-4]。

自熔合金以其优秀的耐磨性能和耐蚀性能广泛应用于机械、石化等领域[5]。传统的核电设备表面强化使用钴基合金，但在服役过程中无放射性的Co-59经辐射会转变为有放射性的同位素Co-58和Co-60，对检修人员的安全将造成威胁。所以无钴的镍基堆焊合金作为强化材料，越来越受到人们的关注[6]。

关于镍基自熔粉末的研究可追溯至20世纪50年代[5-6]。然而直到最近20年才开展等离子堆焊镍基自熔粉末的研究，并在 NiCrBSi系堆焊层的组织方面取得丰硕的成果。Sudha等[7]认为堆焊层以γ-Ni为基体，Cr7C3，Cr3C2，Cr2B以及γ-Ni和Cr2B共晶为析出强化相；Liyanage等[8]认为，NiCrBSi堆焊层以γ-Ni树枝晶为基体，晶间为Ni+Ni3B和Ni+Ni3Si共晶组织以及Cr基颗粒(CrB, Cr3C2和Cr7C3)；Friesel等[9]认为NiCrBSi氧气-乙炔喷涂层由Ni基固溶体，(Cr，Fe，Ni)固溶体，Ni3B，Ni5Si2，θ-Ni2Si,ζ-CrB,CrB2, Cr3C2, Cr7C3构成；Xu等[2]认为等离子堆焊NiCrBSi后，堆焊层组织由富镍的γ固溶体(γ-Ni)和硼化物，碳化物组成，例如CrB, Cr7C3。前期研究表明[10-11]，NiCrBSi堆焊层组织具有区域复杂性，在堆焊层的横截面从组织和结构上可明显分为3个区域：熔合区、近表层区域和两个区域之间的过渡区域，然而各区域的组织特征还没有得到清晰的认识。

Ni60是典型的NiCrBSi系硬质合金，本工作以Ni60硬质合金粉末应用于喷淋泵水导轴承为背景，水导轴承不仅需要具备一定的耐磨性，还需要一定的耐腐蚀能力。目前国内外关于Ni60等离子堆焊的腐蚀性能研究的报道比较少，本工作在Z2CN18-10不锈钢基体上等离子堆焊Ni60硬质合金，研究Ni60硬质合金不同横截面区域的组织特征及在不同溶液中的耐蚀性，为NiCrBSi系合金水导轴承表面改性的应用提供理论参考依据。

1 实验

堆焊基体为200mm×35mm×20mm的Z2CN18-10奥氏体不锈钢钢板试样。堆焊前为了减小内部应力，降低冷却速度，不锈钢基体在300℃下保温2h，以避免堆焊后产生裂纹[12]。以Ni-Cr-B-Si系镍基自熔性合金粉末Ni60作为堆焊材料，化学成分见表1，焊接参数见表2。

表1 Ni60合金粉末的化学成分(质量分数/%) Table 1 Composition of Ni60 alloy powder (mass fraction/%)

FeCrCBSiNi4.4915.720.823.083.82Bal

表2 堆焊工艺参数 Table 2 Welding parameters used in PTA welding process

WeldingparameterValueCurrent/A140-165Voltage/V30Oscillation/mm26Weldingspeed/(mm·min-1)40Shieldinggasflowrate/(L·min-1)10Powderfeedrate/(g·min-1)28

图2为奥氏体不锈钢堆焊Ni60后堆焊层的扫描电镜观察图。堆焊层组织大体可以分为3个不同区域：顶层(图2(a))，中间层(图2(b))及底层(图2(c))。对比顶层、中层、底层3个位置的背散射电子图，不同位置组成相的形貌差别不大，除了基体，都有菊花状、条状和块状组织，但不同位置的各相体积分数不同，中间层菊花状组织较多。下面将通过EPMA对其组织相进行进一步分析。

2 结果与讨论

2.1 堆焊层显微组织

图1为奥氏体不锈钢堆焊NiCrBSi后堆焊层的X射线衍射物相分析结果。可以看出：堆焊层主要由γ-Ni，CrB，Cr2B和Cr7C3组成。由此可知组织中至少含有两种硼化物，而含有硼化物的堆焊层比碳钢的耐磨性要高出4个数量级[7]，这也是NiCrBSi堆焊层具有较好耐磨性的一个原因。

图1 堆焊层XRD分析 Fig.1 XRD pattern of Ni60 coating

利用X射线衍射仪(XRD-6000)对Ni60合金粉末进行物相分析；采用扫描电镜(EVO-18)对堆焊合金层显微组织进行观察分析；采用电子探针(EPMA-1600)对堆焊合金层进行化学成分分析；利用维氏硬度计(MVC-1000B)测量堆焊层剖面硬度梯度，载荷为3N，加载时间为15s。极化曲线通过CS350电化学工作站测量，采用三电极体系，工作电极分别为Z2CN18-10，Ni60顶层、Ni60中间层和Ni60底层，参比电极选用Ag/AgCl电极，辅助电极为铂网。扫描速率为0.5mV/s，扫描电位范围为-0.5～1.2mV。

随着机械钟表市场的复苏，两大防震器公司的生产量逐渐恢复。随后在90年代，Incabloc SA公司为著名机心供应商ETA公司开始提供更为廉价的防震器：Etashoc防震器，又称三角防震器（见图5）。该防震器因为外形貌似梅花，又被称为梅花形防震器或者三叶防震器。这是依照Novodiac防震器所重新改良的设计，同样是具有三支点的弹簧片，不过簧片的弯曲程度与细致明显与Novodiac防震器不同。由于价格较低廉，被广泛用于ETA公司的各种机心上。

图2 堆焊层背散射电子形貌图 (a)顶层;(b)中间层;(c)底层 Fig.2 BEI morphologies of Ni60 coating (a)top layer;(b)middle layer;(c)bottom layer

图3 Ni60等离子堆焊涂层典型组织EPMA分析 (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si Fig.3 EPMA maps of typical microstructures of PTAW Ni60 alloy coatings (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si

2.2 堆焊层硬度

NiCrBSi系合金堆焊层强化方式有固溶强化和析出物强化。Ni是面心立方晶体结构，Ni，Cr，Si，Fe，C的原子半径为0.077～0.125nm，C,Cr,Si在镍基固溶体溶解的量(质量分数)分别为0.3%，5%～8%，6.5%～7.9%；γ-Ni的硬度为280～365HV，碳化物的硬度为1080～1450HV，硼化物的硬度为1500～2400HV[13]。结合图2可知，Ni60等离子堆焊层的强化方式主要是硬质相强化，硬质相的形态和体积比与堆焊层的硬度相关。中间层菊花状的硼化物和γ-Ni共晶组织多，该区域硬度值最高，而底层和顶层因菊花状组织较少，其硬度较低。因此，大块状的硼化物和碳化物只能提高局部硬度，不利于堆焊层整体硬度的提高，而菊花状的硼化物和γ-Ni共晶组织可以提高大块体积的硬度，可以显著提高堆焊层的硬度。

图3是对奥氏体不锈钢堆焊Ni60后堆焊层EPMA测试结果。从图3(b)背散射相图标识出A,B,C,D4个典型区域。结合元素分布图可知，A为基体，其主要含有Ni,Si和Fe元素，结合XRD的分析结果可知基体主要为γ-Ni；菊花状B和块状D主要含有Cr和B元素，为硼化物；块状C主要含有C和Cr元素，为碳化物。将菊花状组织局部放大，如图4所示，菊花状组织主要含B和Cr，菊花状间隙组织主要含Ni,Si和Fe，故此处为硼化物和γ-Ni形成的共晶组织[2,7]。经分析可知：Ni60堆焊合金层主要包括的γ-Ni基体(A)以及分布在基体之间的碳化物(C)、硼化物(D)以及γ-Ni和硼化物的共晶(B)。

除了上述“小兔找山洞”体育游戏以外，“美猴王打怪兽”作为一种角色类体育游戏，也能够培养学生克服困难的精神，让学生在体育类游戏中掌握一些投掷的基本方法，能够用正确投掷方法击中目标物[7]。在体育游戏进行中，为真正实现活动目标，教师要有意识的引导幼儿扮演成美猴王角色，再给美猴王角色扮演者创设一个打怪兽的情境，让幼儿们在这样一个情境中练习投球，从中学习到投掷方法这一体育技能。

图5为堆焊Ni60截面硬度曲线，横坐标0点对应的是熔合线处的硬度，向基材一侧为负方向，向堆焊层一侧为正方向。可见Z2CN18-10不锈钢基体的硬度约为180HV，在熔合线处出现了明显的硬度过渡区，硬度从180HV左右上升到500HV左右，距熔合线1mm后硬度稳定，平均硬度约为500HV，远远高于基体硬度。

图4 堆焊合金层菊花状组织EPMA分析 (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si Fig.4 EPMA maps of the chrysanthemum-like microstructures (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si

图5 堆焊合金层显微硬度曲线 Fig.5 Microhardness profile of the cross section of Ni60 coatings

2.3 堆焊层耐腐蚀性

具体根据靖边县农机局的安排，由县农机学校牵头派出专业教师参与组成靖边县精准农业应用系统调研工作组，于5月10-6月1日对靖边县精准农业应用进行了专项调研，调研以走访、实地考察等形式进行。半个月来调研组分别走访了靖边县东方红农机专业合作社、靖边县政鑫农机专业合作社、靖边县沙源署业发展有限公司以及正在做深松整地的部分农机合作社和农机大户各10户，实地考察了靖边县农牧业发展有限公司、靖边县创新农机公司、靖边县牛玉琴治沙基地。现将调研情况汇报如下：

在硼酸腐蚀液中，Ni60堆焊层自腐蚀电位高低顺序依次为Ni60顶层>Ni60中间层>Ni60底层，自腐蚀电位均在-0.26838～-0.23617之间，并与Z2CN18-10不锈钢基体相差无几，无电偶腐蚀倾向。从自腐蚀电流大小来看Ni60中间层最好。在海水溶液中，堆焊层中间层自腐蚀电位最高，自腐蚀电流密度最小，在海水中的耐蚀性最好，但堆焊层与Z2CN18-10不锈钢的自腐蚀电位相差0.14V，容易出现电偶腐蚀。

司法程序向当事人的公开是司法公正的基本要求。程序公开主要是满足当事人的知情权。那么怎么才能满足当事人的知情权？首先要完善检察机关的说理制度，这个制度强调检察机关经过审查后，要制作批捕或者不批捕的理由说明书，陈述其做出决定的理由。可以采用书面和口头两种形式。可以在公开听证的现场口头进行陈述，如果当事人没在现场的，可以事后采取书面形式阐明批捕（不批捕）的理由。说理制度的完善，既可以使当事人的知情权得到保障，也可以使检察机关能够听取受害人、犯罪嫌疑人及其辩护人的意见，从而能全面分析听取的意见，有利于正确作出批捕决定，另外，也可以减少被害人因为不服不批捕决定而进行的上访，有利于节约司法成本。

图6和图7分别为Ni60和Z2CN18-10在硼酸溶液和海水溶液中的动电位极化曲线，拟合的电化学参数见表3。可见Ni60在硼酸中的钝化能力明显高于海水，Ni60和Z2CN18-10在硼酸中有明显的钝化区，在海水中由于Cl-较多，只有Ni60中间层和底层有钝化区，Ni60顶层和Z2CN18-10无明显钝化区和击穿电位。

图6 硼酸溶液中合金动电位极化曲线 Fig.6 Potentiodynamic polarization curves of alloys in the borate

图7 海水溶液中合金动电位极化曲线 Fig.7 Potentiodynamic polarization curves of alloys in the seawater

表3 极化曲线拟合的电化学参数 Table 3 Electrochemical parameters calculated from polarization curves

ExperimentalconditionE0/VI0/(A·cm-2)Ib/(A·cm-2)Eb/VNi60middle(boricacidsolution)-0.257365.3106×10-79.9455×10-70.44109Ni60top(boricacidsolution)-0.236171.1400×10-61.6900×10-60.47012Ni60bottom(boricacidsolution)-0.268385.4810×10-71.0374×10-60.42680Z2CN18-10(boricacidsolution)-0.238591.2875×10-61.9250×10-60.93749Ni60middle(seawater)-0.263014.6422×10-71.1754×10-60.13102Ni60bottom(seawater)-0.298452.7754×10-71.6567×10-70.30291Ni60top(seawater)-0.269962.5313×10-6——Z2CN18-10(seawater)-0.123676.5223×10-6——

图8为经0.5V恒电位扫描腐蚀后堆焊层的EMPA分析图，未腐蚀的多含Cr,B和C，故为硼铬化合物、碳铬化合物，腐蚀掉的是γ-Ni。可见过钝化区后，腐蚀的起始位置应为菊花状的共晶γ-Ni或者是γ-Ni基体。

图8 恒电位扫描腐蚀后堆焊合金层EPMA分析 (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si Fig.8 EPMA maps of microstructures of Ni60 coating after potentiostatic scanning corrosion (a)SEI;(b)BEI;(c)Ni;(d)Fe;(e)C;(f)B;(g)Cr;(h)Si

3 结论

(1)Ni60等离子堆焊层的主要组织为γ-Ni,碳化物,硼化物以及γ-Ni和硼化物的共晶。

观察组53例中，显效25例（占47.17%），有效23例（占43.40%），无效5例（占9.43%），总有效率为90.57%；对照组53例中，显效19例（占35.85%），有效24例（占45.28%），无效10例（占18.87%），总有效率为81.13%，观察组明显优于对照组，两组效果比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。

(2)NiCrBSi堆焊层强化方式有固溶强化和析出物强化，Ni60的强化方式主要是析出物强化，γ-Ni和硼化物的共晶可以显著提高堆焊层硬度。

(3)堆焊层中，中间层的硬度和腐蚀性能较顶层和底层好，故在有耐蚀性能要求的环境下使用时，优先选取Ni60的中间层作为耐磨耐腐蚀表面。

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