[發明專利]功能等級的涂層

有效

• 申請號: 201210494727.0
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103132074B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: S·布達帕蒂;鄭青軍;P·科莫爾維特;劉一雄;J·A·法斯特;J·W·比特勒
• 申請（專利權）人: 鈷碳化鎢硬質合金公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C30/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 葛青,盧亞靜

技術領域

本發明涉及涂層，并且特別地涉及用于金屬基底的多功能涂層。

背景技術

涂層通常被施加至經受惡劣的環境或操作條件的設備上，以努力延長該設備的使用壽命。各種涂層的特性和構造是取決于所要抑制的失效模式而可獲得的。例如，已經開發了用于金屬基底的耐磨損、耐侵蝕且耐腐蝕的涂層。

在涂層應用中遇到的一個顯著問題是涂層的過早失效或退化。金屬基底的涂層會依照各種各樣的機制而失效，包括層離和開裂/破裂。在一些情況下，一個涂覆的金屬基底經受了會削弱該涂層與該基底的粘結作用的熱循環。在一些應用中，例如，金屬基底經受了一個涂覆后熱處理（比如分級淬火或正火）以便提高該基底的機械性能，其中，該涂覆后熱處理使該涂層破裂。此外，在一些情況下，在涂層中的裂縫可以傳播到基底上，從而導致了額外的問題。圖1展示了粘結至一個金屬基底上的現有技術耐磨蝕涂層的破裂，這種破裂是來自該涂覆過程和/或該基底的熱處理。如圖1所示，裂縫橫過了該耐磨蝕涂層。

已經嘗試提供這樣的涂層構造，該涂層構造對于來自熱處理、包覆過程以及其他環境因素造成的過早失效是有抵抗性的。例如，在美國專利5,352,526中，提供了一種復合涂層，該復合涂層在一個硬面涂層下具有一個軟金屬層，該軟金屬層具有一種止裂功能。美國專利5,352,526中的復合涂層是通過在該金屬基底的表面上堆疊多個預成型層并且在單一步驟中加熱這些預成型層而形成的，以便提供該復合涂層。將包括該軟金屬下層的顆粒的一個預成型件施加至該基底上，隨后施加耐火顆粒的一個預成型件，比如碳化鎢。將硬釬焊填料預成型件施加至該耐火 顆粒預成型件上并且同時加熱所有三個預成型件以便提供該涂層。硬釬焊填料材料頂層是通過進入多孔耐火顆粒層和多孔軟金屬顆粒層兩者中的毛細作用而被浸漬，從而產生了一種實質上無空隙的涂層。當證明足夠的止裂特性時，該軟層允許裂縫傳播至超過與該硬質顆粒層的界面，由此使該軟層的機械特性和耐腐蝕特性受損。

發明內容

在一方面，在此描述了包括多功能涂層的復合物品。在一些實施方案中，在此描述的復合物品的多功能涂層是可操作的以便增加這些物品的耐磨蝕性/耐磨損性和耐腐蝕性，同時抑制涂層的失效模式，包括層離和/或破裂。

在此描述的一種復合物品在一些實施方案中包括一個基底和一個粘合至該基底上的涂層，該涂層包括一個內層和一個外層，該內層包括一個具有按體積計小于40%的孔隙率的金屬或合金層并且該外層包括被布置在一種金屬或合金基質中的顆粒。

在另一個實施方案中，在此描述的一種復合物品包括一個基底和一個粘合至該基底上的涂層，該涂層包括一個內層和一個外層，該內層包括一種預燒結的金屬或合金并且該外層包括被布置在一種金屬或合金基質中的顆粒。在一些實施方案中，該預燒結的金屬或合金內層是完全致密的或是基本上完全致密的。可替代地，在一些實施方案中，該預燒結的金屬或合金內層具有被該外層的金屬或合金基質滲透的孔隙率。

在另一個實施方案中，在此描述的一種復合物品包括一個基底和一個粘合至該基底上的涂層，該涂層包括一個內層、一個外層以及一個在該內層與該外層之間的界面過渡區，其中，該內層包括一種基本上完全致密的金屬或合金并且該外層包括被布置在一種金屬或合金基質中的顆粒。在一些實施方案中，界面過渡區展示了一種不同于內層和外層的結構。

在此描述的復合物品的一些實施方案中，該基底包括一種金屬或合金。此外，在一些實施方案中，此處所描述的涂層是以冶金方式粘結至 該金屬或合金基底上的。

在另一方面，在此描述了制作復合物品的方法。在一些實施方案中，一種制作復合物品的方法包括：在一個基底的表面上布置一個薄片，該薄片包括一種粉末金屬或粉末合金組合物；加熱該薄片以便提供一個粘合至該基底上的內層，該內層包含一種燒結的金屬或燒結的合金。在該內層的燒結的金屬或燒結的合金上布置了一種微粒組合物，該微粒組合物包括在一種載體中的硬質顆粒；并且在該微粒組合物上布置了一種硬釬焊合金組合物。將該微粒組合物和該硬釬焊合金組合物加熱以便提供一個外層，該外層包括被布置在一種合金基質中的硬質顆粒。在一些實施方案中，該外層是以冶金方式粘合至該內層上的。