[發明專利]一種鐵基非晶/納米晶復合涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310081917.4
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103128421A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 王斌;周翠;楊振;武斌;周培山;演給;張先菊;朱洪亮
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K35/365;B23K35/40;B23K35/30
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域

本發明涉及一種鐵基非晶/納米晶復合涂層的制備方法，具有優良的熱穩定性，屬于材料的制備方法領域。

背景技術

非晶態合金由于其原子排列的短程有序、長程無序，不存在晶態材料的晶界、偏析和析出物等缺陷，表現出各向同性。這種結構決定了它具有許多晶態金屬所不具備的優異性能，如高硬度、高強度及優異的耐磨、耐腐蝕性能等。但非晶合金因其結構和熱力學上的亞穩態以及使用中的熱穩定性問題限制了其使用范圍。鐵基非晶合金不僅具有較高的非晶形成能力和性價比，在合理的堆焊工藝下還能獲得非晶/納米晶復合涂層，進而保持優良的耐磨耐蝕性能，更適合作為表面防護涂層材料使用。從鐵基非晶合金的性能優勢出發，將非晶合金與現代表面工程—堆焊技術結合起來，制備具有優良耐磨耐腐蝕性能的非晶/納米晶復合涂層，對零部件的再制造修復、改善工件表面性能、提高零件的可靠性、延長使用壽命具有重要的實用價值。但非晶合金的亞穩態結構和其熱力學上的非平衡，導致堆焊時堆焊層會發生晶化。如何控制堆焊工藝參數獲得最佳性能的非晶/納米晶復合涂層，成為急需解決的課題。

目前，熱噴涂方法在制備非晶/納米晶復合涂層方面得到廣泛應用，但還存在熱噴涂涂層與基體結合強度低，涂層薄，孔隙等不足。鐵基非晶合金較強的非晶形成能力、熱穩定性以及可焊性，使利用堆焊方法制備非晶/納米晶復合涂層成為現實。堆焊具有操作簡便、熔敷面積大、效率高、表面質量優良等優點，更適合作為鐵基非晶/納米晶復合涂層的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鐵基非晶/納米晶復合涂層的制備方法，該方法原理可靠，操作簡便，通過探索得到最佳的堆焊工藝參數，采用手工電弧堆焊方法制備的鐵基非晶/納米晶復合涂層，具有優良的熱穩定性。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

一種鐵基非晶/納米晶復合涂層的制備方法，依次以下步驟：

1）制備鐵基非晶堆焊焊條：其焊芯為直徑2～5mm的Fe₄₁Co₇Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂(原子百分數)鐵基非晶合金，其藥皮采用低氫鈉型，藥皮質量系數K_b=0.6，所述藥皮由以下組分按質量比組成：大理石40～48%、螢石20～30%、鈦白粉2～5%、純堿0～2%、中碳錳鐵3～8%、鈦鐵8～15%、45硅鐵2～5%、石英3～10%；

2）采用手工電弧堆焊方法在Q235鋼表面進行堆焊，采用以下堆焊工藝參數：直流反接，焊接電壓U=20～30V，焊接電流I=40～100A，焊接速度5～12.0mm/s，氬氣流量16～25L/min，獲得鐵基非晶/納米晶復合涂層。

所述第1）步驟鐵基非晶堆焊焊條的制備，具體過程如下：將Fe₄₁Co₇Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂(原子百分數)鐵基非晶合金作為焊芯，打磨校直；將所述藥皮各組分粉料過篩干混均勻后，加入藥粉質量16～20%的粘結劑混合均勻，所述粘結劑鈉水玻璃的波美度為42.5，送入壓涂機內將藥皮裹覆于焊芯上，然后進行60～150℃低溫烘干，350～380℃高溫烘干。

利用X射線衍射峰半高寬法和謝樂公式分別計算鐵基非晶/納米晶復合涂層的非晶含量和納米晶尺寸。用差示掃描量熱法（DSC）對鐵基非晶/納米晶復合涂層進行熱穩定性研究。

與現有技術相比，本發明的優點在于：用該方法制備的鐵基非晶/納米晶復合涂層中保持了大部分的非晶含量，熱穩定性好；涂層的制備工藝簡便易行。

附圖說明

圖1為鐵基非晶/納米晶復合涂層的掃描電鏡圖

圖2為鐵基非晶/納米晶復合涂層的XRD圖

圖3為鐵基非晶/納米晶復合涂層的DSC測試曲線

具體實施方式

實施例1

一、鐵基非晶/鈉米晶復合涂層的制備