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将钨极氮气保护堆焊技术和原位合成技术相结合,提出并研究开发了一种新的反应涂层制备技术---钨极氮弧堆焊技术（国家专利:200910074595.4）。利用氮电弧放电过程的高温,使熔融的预涂粉末与兼作保护气体和反应气体的氮气发生反应,在堆焊过程中生成金属陶瓷涂层。本文采用TXⅡ500氩弧焊机,以工业氮气（纯度99.999%）为保护气和反应气,以钨极为阴极,在表面预涂钛铁粉、石墨粉和Fe粉的Q235钢基体表面制备了TiCN/金属复合涂层,并着重围绕以下几方面展开研究:分析了预涂粉末中钛铁粉、石墨粉和Fe粉含量对涂层硬度和物相的影响规律,获得了粉末的最佳配比为Ti:C:Fe=1:1:1。分析了堆焊电流、堆焊速度、氮气流量对涂层宏观形貌和微观硬度的影响规律。结果表明:本实验条件下,电流240A时,涂层表面成形较好,但熔合比较高,大量熔化的金属基体稀释了涂层,使得涂层硬度降低;堆焊速度为2mm/s和3mm/s时,涂层中TiCN颗粒增强相较多,涂层的显微硬度较高;氮气流量对涂层性能影响较大,而对涂层表面成形影响不大,氮气流量为20L/min时,涂层中TiCN颗粒增强相最多,涂层的硬度最高可达HV0.21610。分析了涂层的组织结构、化学组成和物相组成,探讨了TiCN涂层的形成机理。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层致密且未发现裂纹、夹渣和未熔合等现象;涂层中含有Ti、C、N、Fe及O等化学元素;本实验条件下,电流200A时涂层物相TiC0.51N0.12XRD衍射峰值最强,且在（102）、（014）晶面择优取向。氮气流量20L/min时,TiC0.51N0.12衍射峰值最强,且在（014）晶面择优取向。堆焊速度2-3mm/s时,涂层中TiC0.51N0.12物相的质量百分比最大。研究了堆焊电流、堆焊速度、氮气流量对TiCN涂层耐磨性的影响规律,优化了堆焊工艺参数。结果表明:工艺参数对涂层摩擦系数和耐磨性的影响较大,且氮气流量和堆焊速度对涂层摩擦系数和耐磨性的影响较大。干摩擦条件下TiCN涂层的耐磨性约是基体的10倍;运用正交试验优化的堆焊工艺参数为:堆焊电流为200A、钨极直径1.6mm、氮气流量12L/min、堆焊速度为2mm/s、熔覆厚度为1.5mm。探讨了在预涂粉末中加入Al粉以期进一步改善涂层综合性能的可能性,通过钨极氮弧堆焊工艺在Fe基体上制备出了TiAl（CN）涂层。结果表明:该涂层成形良好,与基体呈冶金结合,显微硬度最高可达HV0.51710,与同条件下制备的TiCN涂层相比,涂层耐磨性得到显著提高。