[發明專利]一種(Cr,Fe)7C3柱狀碳化物增強Fe基耐磨涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201210354702.0
• 申請日: 2012-09-23
• 公開（公告）號: CN102899662A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 袁有錄;曾大新;趙紅利;李懷軍;劉建永
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本發明涉及耐磨涂層領域，特別是一種?(Cr,?Fe)₇C₃柱狀碳化物增強Fe基耐磨涂層的制備方法。

背景技術

在航空、航天、機車、汽車、地質勘探等工業中，大量零部件處在摩擦磨損條件下。因此，要求這些存在摩擦副的零部件之間具有較好的耐磨性能。為了提高金屬的耐磨性，通常采用表面技術來獲得耐磨涂層。涂層材料多為復合材料，其增強相常選用硬度和耐磨性較高的碳化物、氮化物、氧化物或硼化物的顆粒狀或纖維狀材料。(Cr,?Fe)₇C₃碳化物一直作為一種增強相出現在鑄造合金中，并沒有通過其他如等離子熔覆方法制備出較薄的耐磨涂層材料用于表面技術。若能把該柱狀碳化物用于耐磨零部件表面，可充分發揮其高硬度、高耐磨性的特點，可避免如顆粒增強相磨損時容易脫落的缺點，具有十分重要的創新價值和工程應用意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種?(Cr,?Fe)₇C₃增強Fe基耐磨涂層的制備方法，其抗磨相選擇?(Cr,?Fe)₇C₃柱狀碳化物，該碳化物具有較高的硬度（顯微硬度HV_0.2=1250～1840）和較高的韌性，通過原位生成的?(Cr,?Fe)₇C₃與基體之間結合力大，且為柱體形狀，可有效避免摩擦磨損時增強相的脫落。

本發明的技術構思：本發明采用等離子熔覆法來制備柱狀碳化物增強涂層。由于Cr₃C₂自由能較高，在Fe基金屬熔池中會發生脫碳，向自由能較低穩定性較高的(Cr,?Fe)₇C₃轉變，獲得(Cr,?Fe)₇C₃柱狀碳化物增強Fe基耐磨涂層在理論上是可行的。

本發明的技術方案為：

一種?(Cr,?Fe)₇C₃柱狀碳化物增強Fe基耐磨涂層的制備方法，其特征在于：是采用等離子熔覆法在表面預處理過的金屬基體上制備出?(Cr,?Fe)₇C₃柱狀碳化物為主體的耐磨涂層，具體步驟為：

?（1）、對基體進行機械加工，并清洗表面的油脂；若基體為失效零部件再制造時，則需對基體表面進行噴砂或手持砂輪打磨處理，并清洗表面的油脂；將預處理好的的基體放入等離子熔覆工件臺，夾緊固定；

（2）、熔覆材料選擇粒度為30~120μm的Cr₃C₂粉末與粒度為80~200μm的Fe基合金粉末；?

??（3）、等離子熔覆：

采用同軸送粉工藝：同時送Cr₃C₂粉末及Fe基合金粉末經Y形管進入等離子弧中熔覆，在零部件上制備涂層；

或異軸送粉工藝：先送Fe基合金粉末進入等離子弧中熔覆，再通過另外管道把Cr₃C₂粉末直接送入熔池，在零部件上制備涂層；

氬氣等離子熔覆工藝的技術參數為：轉弧電流為：80-120A；電壓為：40-55V；Fe基合金粉末送粉速度為：10-25g/min；Cr₃C₂送粉速度為：2-10g/min；離子氬氣流量為：3-6L/min；送粉氬氣流量為：1.5-3L/min；保護氬氣流量為：4-9L/min；熔覆槍縱向移動速度為：50-80mm/min；熔覆槍擺動速度為：350-750mm/min，擺動幅度為：5-15mm；涂層制備后在空氣中自由冷卻。

在上述制備方法中，所述基體的材料為低碳鋼、中碳鋼、不銹鋼或鑄鐵中的一種。

在上述制備方法中，在步驟（3）中采用同軸送粉工藝時，?Cr₃C₂粉末和Fe基合金粉末經Y形管流動攪拌混合，混合粉末中Cr₃C₂的體積含量應不大于50%。

在上述制備方法中，所述步驟（3）中若Cr₃C₂粉末燒損嚴重時采用異軸送粉工藝。

在上述制備方法中，所述步驟（2）中Fe基合金粉末的組份按重量百分比為：C為1~4%；Cr為5.0~50%，Si為2.0~5.0%，B為1.0~4.0%；Ni為10~35%，Fe為余量。