表面熔覆技術(shù)可以以較低的成本改善材料的表面性能，延長材料的使用壽命。與其它熔覆技術(shù)相比，氬弧熔覆技術(shù)具有投資和運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，而且在氬氣的保護(hù)下熔池中合金元素的燒損和氧化損失也較少，但其熔覆效率低，熔覆層產(chǎn)生裂紋或剝離的傾向較大，這大大限制了該技術(shù)的發(fā)展。科研人員提出以固體廢棄物粉煤灰為活性劑，采用活性氬弧熔覆技術(shù)在Q235鋼表面制備了B4C增強(qiáng)鐵基活性氬弧熔覆層，取得了良好效果。
粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕的細(xì)灰，粉煤灰的化學(xué)成分主要為SiO2、Al2O3和堿性金屬氧化物，可作為焊接活性劑使用。活性氬弧熔覆技術(shù)在等熱量輸入條件下可使焊縫熔深大幅增加，使熔覆層與母材金屬更好地結(jié)合在一起。該技術(shù)在提高熔覆效率，降低生產(chǎn)成本的同時，也可改善熔覆層的性能。 他們所用的熔覆層材料為6%B4C、5%硼砂和還原鐵粉組成的混合粉，在60MPa壓力下壓制成預(yù)置熔覆塊，將熔覆塊置于Q235鋼表面進(jìn)行單道氬弧熔覆。熔覆工藝參數(shù)為：熔覆電流145A，熔覆速度120mm/min，氬氣流量7L/min，弧長4mm，鎢極直徑2mm。作為活性劑的粉煤灰，其成分為：SiO2：59.82%，Al2O3：17.32%，F(xiàn)e2O3：8.23%，CaO：3.64%，K2O：2.75%，MnO：2.61%，Na2O：1.37%，TiO2：0.79%，P2O5：0.26%，MnO：0.11%其它3.1%。試驗(yàn)前在800°C下保溫2小時進(jìn)行熱活化；將其均勻地涂覆在預(yù)置熔覆塊表面，烘干，然后進(jìn)行活性氬弧熔覆。
對所獲活性氬弧熔覆層的相分析表明，其中不僅存在Fe3C，F(xiàn)e2B，F(xiàn)e3B，還存在Fe3.5B和Fe23(C,B)等新相，但卻沒有B4C。這說明涂覆粉煤灰活性劑后，提高了焊接熱輸入，使B4C全部分解，從而使得有更多的硼與鐵發(fā)生反應(yīng)，并且部分碳元素溶于母材中形成了含碳的固溶體和碳化物，這些新生成的硼化物，碳化物及固溶體對提高熔覆層的硬度及耐磨性具有一定作用。顯微組織檢測表明，活性氬弧熔覆層的晶粒較普通氬弧熔覆層的更細(xì)小致密，排布得較為規(guī)則，這說明涂覆粉煤灰會促進(jìn)一些細(xì)小第二相的生成，并增加了形核質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量。
顯微硬度測試表明，普通氬弧熔覆層的顯微硬度約為300HV，活性氬弧熔覆層的顯微硬度約為360HV，而母材的顯微硬度約為130HV。磨損試驗(yàn)表明，母材的磨損量最大，普通氬弧熔覆層的次之，活性氬弧熔覆層的最小。普通氬弧熔覆層的耐磨性為母材的1.98倍，活性氬弧熔覆層的則提高至2.3倍；活性氬弧熔覆層的耐磨性為普通氬弧熔覆層的1.16倍。另外，活性氬弧熔覆層和普通氬弧熔覆層的相對耐沖蝕性能分別為母材的4.70倍和2.52倍；活性氬弧熔覆層的耐沖蝕性能為普通氬弧熔覆層的1.86倍。
上述試驗(yàn)證明，以粉煤灰為活性劑，采用活性氬弧熔覆技術(shù)在鋼材表面制備活性氬弧熔覆層可以明顯提高鋼材的耐磨粒磨損性能和耐沖蝕磨損性能。