通过高速氧燃料(HVOF)喷涂制备的WC-Co硬质合金涂层通常用于具有挑战性的摩擦条件下，以防止磨损，例如磨蚀、接触疲劳、侵蚀和滑动。
以前的研究表明，碳化物的尺寸和分布影响这些涂层的机械性能。然而，对于腐蚀性环境中的应用，Cr3C2基于铬的合成物3C2-NiCr，或含铬合金粘合剂的组合物，如WC-10Co4Cr和WC-NiCrBSi，是优选的技术解决方案。
理解HVOF喷涂的WC-Co涂层的腐蚀行为是很重要的，因为它们具有复杂的微观结构，包括新的和非平衡相的形成，以及部分碳化物溶解到金属基体中。
此外，如果涂层沉积不良，它可能具有一些相互连通的孔隙，使基底暴露于腐蚀之下。所有这些微观结构特征都会强烈影响腐蚀机制。
●○HVOF涂层○●
腐蚀试验前的平均涂层厚度为134μm。未发现裂纹，但涂层横截面以许多孔隙和薄层形成为特征。在抛光的表面上，观察到许多直径高达2.5微米的大孔(图一b)。对所示表面区域的EDS分析显示其含有25%。一氧化碳和75%。
由于EDS检测器具有吸收低能x射线的窗口，因此无法从EDS分析仪中检测到碳；因此，只有原子序数大于碳的元素才是可探测的。从碳和氧分析中还可以知道，这种涂层是强烈脱碳的，这是金属钨出现的原因。
●○HVOF-JK涂层○●
腐蚀前的平均涂层厚度为326μm。未发现裂纹或大的连通孔。与S-HVOF和片晶结构相比，其横截面的特点是孔隙较少在S-HVOF涂层中形成纵向暗结构。抛光表面形态由嵌入Co-W基体(较暗区域)的特征角状WC颗粒(较亮区域)组成。
这一点通过图2(b)所示的EDS分析得到了验证。揭示了区域1主要由W组成，而区域2由28%at组成。一氧化碳和72%atW。图2(b)中所示的窗口被发现含有90%atW和10at。总一氧化碳百分比。与S-HVOF涂层相比，大孔的数量明显较少。
●○HVOFJP涂料○●
腐蚀前的平均涂层厚度为383μm。未发现裂纹或大的连通孔。其横截面显示了三层涂层之间相对较低的孔隙含量(图3a)。孔隙主要限于涂层的上部区域，而几乎观察不到片晶的形成。抛光后的表面形态与HVOF-JK相似，微米级WC颗粒嵌入Co-W基体中(图3b)。
图3(b)中所示区域的EDS结果。揭示了区域1主要由W组成，而区域2由63%at组成一氧化碳和37at%。
●○腐蚀样品的微观调查与鉴定○●
动电位测量后，腐蚀的HVOF涂层厚度(图4a)仍然对应于喷涂状态。然而，在平面扫描电镜显微照片(图4b)与喷涂状态相比，随着观察到更多的凹坑形成，发现表面粗糙度增加。这可归因于腐蚀造成的一些材料损失。对表面不同区域进行的EDS分析表明，没有检测到腐蚀产物。
x射线衍射(XRD)分析也证实了上述观点。如对比XRD图像所示(图5)，沉积态和腐蚀态样品的图案具有相同的识别化合物。仅在一个区域发现涂层坍塌(图6a)。如相应的图所示，该特定区域的涂层已经开裂。EDS分析在图6(b)所示的区域上执行。
根据相对较高的Cl、Na和o浓度，显示区域#2对应于未受损区域，区域#1对应于腐蚀最严重的区域。在区域#1也发现了一些Fe，这意味着腐蚀介质已经到达基底。最后，区域#3对应于腐蚀较少的区域，因为Cl、Na和O的量被追踪。
在动电位测量后，腐蚀的HVOF-JK样品的厚度与图7a中沉积的样品相比保持名义上的稳定。在表面的某些区域，观察到几个腐蚀区域(顶部涂层区域的黑色区域),在这些区域，由于腐蚀环境的影响，孔隙网络扩大，为腐蚀剂的渗透留下了便利的路径。特别是，在这些区域，使用EDS检测到Cl和Na的存在，深度达到80微米(图7a)。
在平面图SEM显微照片中(图7b)，观察到许多陨石坑，在某些情况下有很大的深度(图7c)。这些区域的材料损失非常严重，因为这些坑中的EDS显示存在Fe(21%at，8.5%at，Na，43%at，Cl，10.5%at，Fe，6%at，Co，11%atW)。
这些深坑是在斑点区域发现的，不代表腐蚀后样品的总体情况，因此，在横截面图像中没有发现。然而，为了评估HVOF-JK涂层的耐腐蚀性，可以考虑它们的存在。最后，发现一些隔离的区域含有高浓度的NaCl(图7d中标记的区域)。它们的存在可能是某些腐蚀剂借助于已有的孔隙附着在表面上的结果。
在对比XRD图像中(图8)，沉积态和腐蚀的HVOF-JK样品的图案与相同的鉴定化合物相似，这表明上述特定的腐蚀区域非常有限，是涂层总体情况的例外。然而，在腐蚀试验后大约42°,可以看到“非晶/纳米晶”峰的面积有所减少。这种轻微的降低可能是腐蚀过程中“非晶/纳米晶”材料溶解的结果。
与之前的样品类似，与图9a中的沉积态样品相比，腐蚀的HVOF-JP样品在沉积后保持其初始厚度。对横截面进行的EDS分析显示，在某些情况下，涂层中的腐蚀剂明显渗透。特别是在图9(b)的EDS分析中。是图9(a)表面积的放大图。当氧气渗透涂层超过102μm时，涂层内的Cl和Na含量可追溯至38微米。氧化物主要位于涂层的黑暗区域，如图9所示。
在平面图SEM显微照片中(图10a)显示了腐蚀性介质对粘合剂基质的优先侵蚀。对WC晶粒的侵蚀最小。如前所述，这两个区域之间可能会产生原电池，从而导致基体加速腐蚀。此外，在一些地区(图10b)也有一些拆除厕所的证据。这些区域的EDS显示存在高氧气浓度(平均20%at)连同Na和Cl(平均8%at每个人的百分比)。
在对比XRD图案中(图11)在沉积态和腐蚀的HVOFJP样品中，没有鉴定出腐蚀产物，这意味着它们的浓度非常低，并且超出了该方法的检测极限，或者可能已经形成的少量腐蚀产物是无定形的。此外，这些图案类似于HVOF-JK涂层的图案。对比显示了对粘合剂的侵蚀，因为在腐蚀的样品中，约42°的“无定形/纳米结晶峰”消失了。
●○电位和极化测量○●
涂覆和未涂覆样品的开路电位(OCP)(相对于SCE饱和甘汞电极)。在60分钟期间的%NaCl水溶液显示在图12中。暴露约30分钟后，OCP测量值稳定下来。可以看出(图12)与440C不锈钢相比(EOCP=443±10毫伏)所有涂覆的样品都具有更大的电负性值(对于HVOF来说，EOCP=550.3±20毫伏。
对于HVOF-JK来说，EOCP=466±10mV，适用于HVOF和日本EOCP=457±10mV)，电负性最大EOCP报告了S-HVOF涂层样品。这些测量表明，与不锈钢基底相比，涂覆的样品(尤其是S-HVOF涂层)更具活性(或阳极性)。这表明基底比涂层更贵重，因此，仅考虑热力学因素，当基底和涂层电解接触时，涂层腐蚀将最有可能优先于基底发生。
涂覆和未涂覆样品的动电位极化图如图13所示。在极化曲线的阴极部分，可以观察到两个区域，这两个区域可能代表(1)传质主导的溶液中溶解氧的减少和(2)在更负的电势下，电荷转移控制的水介质中氢的释放。腐蚀电位(Ecorr)，腐蚀电流(icorr)和Tafel斜率(ba，bc)与裸不锈钢基底440C一起。
这些参数是通过考虑从50到200毫伏(远离Ecorr)来优化塔菲尔斜率的拟合。这Ecorr值的电负性比相关的更大EOCP值，这意味着基底比涂层高贵。此外，icorr与其他涂覆和未涂覆的样品相比，S-HVOF更高。事实上，仅仅通过测量腐蚀电位无法可靠地评估耐腐蚀性。
通过检查基底440C不锈钢的阳极区，可以观察到超过约300mV(相对于SCE)时存在活跃的溶解(腐蚀电流显著增加)。人们可以假设这是临界点蚀电位(Epit)。Epit是形成蚀坑的最小阳极电位。在这个极限电位下，溶液中的金属离子与金属氧化物处于平衡状态。
超过该电位后，电流上升，当电位为-100mV(相对于SCE)时，电流开始稳定，而当电位为-0mV(相对于SCE)时，达到稳定的腐蚀电流密度值，这可能是由于形成了稳定的氧化层。对于涂层样品，整个阳极区是一个活跃的溶解区，不存在点蚀电位，达到相对稳定的腐蚀电流。阳极反应产物不能更快地进入溶液，达到传质限制电流密度(图13)。
●○EIS测量○●
EIS分析可以提供关于不同涂层行为的有价值的信息。图14显示了在3.5%重量的水中浸泡60分钟后获得的经检验的涂覆和未涂覆样品的奈奎斯特、波特和总阻抗-频率图。约25%°c时的NaCl水溶液。
奈奎斯特图(图14a)所有样品在整个频率范围内显示出不完美的半圆，这是离子扩散相对有限的反应的特征，波特图(图14b)对于有涂层和无涂层的样品，由于每个峰所占的频率范围相对较宽，显示至少存在一个、最多两个时间常数(图14b)。总阻抗的斜率(/Z/)–频率图(图14c)表明在低频(<0.2Hz)时，它们达到明显的直流限值。
直流极限范围从大约1800欧姆厘米2(对于涂层样品)至3400欧姆×厘米2(适用于440C不锈钢)。此外，较高频率下的总阻抗(图14c)对于每个样品来说更低，达到低于10欧姆×厘米的值这可能是因为在这些频率下离子的扩散对阻抗没有贡献。
最后，必须指出，与440C不锈钢基底相比，涂覆样品的阻抗具有相对较低的阻抗值，这与腐蚀电流结果一致。
在非常高的频率下没有一个非完美的半圆(图14a)可归因于频率分散和样品上没有任何连续表面膜(“腐蚀测试结果")。此外，最大的两个时间常数在伯德图(图14b)可能与WC晶粒的存在有关，WC晶粒在涂覆样品的表面上提供了额外的界面。
所有达到直流极限的样品在低频时总阻抗的增加表明完全没有扩散机制，并且存在局部腐蚀。
研究了以常规和悬浮WC-Co为原料在440C不锈钢基体上制备的HVOF喷涂涂层的腐蚀性能。将电化学腐蚀测量与腐蚀前后的微观结构调查结合起来，可以得出以下结论：
与通过HVOF-JK和HVOF-JP技术生产的涂层相比，通过S-HVOF技术生产的涂层显示出较低的耐腐蚀性，最可能是由于在喷涂过程中大量的碳损失导致金属钨的存在，并且与常规涂层相比，存在更大量的非晶/纳米晶成分。
与JK-HVOF和JP-HVOF样品相比，在S-HVOF喷涂的腐蚀样品上没有发现腐蚀产物。我们发现，JK-HVOF和JP-HVOF的样品已被腐蚀剂严重渗透。在所有涂覆的样品上没有发现表面钝化的迹象，并且预计喷涂的涂层具有显著的使用寿命，此后基底将开始腐蚀。
