[發明專利]一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法

有效

• 申請號: 201410111935.7
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103882324A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 戴晟;朱流;方淳;王金芳;高玉新;方志剛;程虎;王佳偉;秦未;王剛
• 申請（專利權）人: 王金芳;臺州學院
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C23C28/00;C23C24/10;C23C8/38
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發明涉及金屬部件表面處理技術，特別涉及一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法。

背景技術

金屬材料的腐蝕、磨損已成為其主要失效形式，所造成經濟損失十分驚人。據統計每年由于腐蝕、磨損而損耗的鋼材占全世界鋼產量的1/10，我國每年因腐蝕和磨損造成的損失近達4000億元。因此，為了提高鋼材的抗腐蝕耐磨損性能，在金屬基材表面制備防腐耐磨強化的涂層是一種經濟且有效的途徑。

在金屬基材表面激光熔覆中通常采用具有較好的耐磨、耐蝕性能的Ni基、Co基合金粉末，但是由于其價格昂貴，難以在表面強化領域推廣應用。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法，提高金屬基材的耐磨耐腐蝕，同時結合離子滲氮技術，可以改善熔覆層組織的不均勻性，進一步提高金屬表面的硬度和耐磨，提高涂層的綜合性能。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：

本發明一方面涉及一種用于金屬表面防腐耐磨的涂層，其特征在于，該涂層材料的原料組分質量百分比如下：

Mn粉：20~30%

Cr粉：7~12%

Al粉：7~12%

硼鐵粉：10~25%

納米Al₂O₃粉（平均粒徑為20~200?nm）：1~4%

硅鐵粉：0.5~1.0%

其余為Fe和不可避免雜質，優選的，所述雜質總含量小于1%。

在本發明的一個優選實施方式中，所述的涂層通過激光熔覆表面強化涂層制備。

進一步優選的，激光熔覆工藝在零件表面制備涂層的具體步驟包括：將粉末進行100~120?℃烘干1.5~2?h，工藝參數設置為：輸出電流為100~130A，掃描速率為60~200?mm/min，?激光頻率為3~10Hz，脈寬為6.0ms。

本發明另一方面還涉及在基體表面涂覆金屬表面防腐耐磨涂層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）選取將要強化的零部件作為基體，對零件的待強化進行進行預處理，用砂輪或砂紙打磨待加工零部件的表面以除銹，用酒精或丙酮清除零部件表面的油污；

（2）通過激光熔覆表面強化涂層在基體表面上述的涂層；

（3）對涂層涂層后的表面進行打磨和拋光處理，使表面粗糙度和清潔度達到所需的要求；?

（4）對涂層涂層后的表面進行離子滲氮處理，使得涂層的最外層的滲氮層厚約20~30?μm。

在本發明的一個優選實施方式中，步驟（3）中將涂層表面精磨至表面粗糙度Ra=0.4~0.8?μm，并用酒精清洗涂層表面。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：步驟（4）中所用的離子滲氮爐先邊加熱邊抽真空至30?Pa以下，爐內溫度為150~200?℃時，然后開啟弧光放電電源，且滲氮工藝參數設置為：爐內通氨氣和石油烴，氨氣流量為0.1?m³/h，爐內壓力為100~200?Pa，滲氮溫度為520~600?℃，滲氮時間5~8h。

采用本發明的涂層，基體-熔覆層-滲氮層結合良好，無空隙、疏松，無裂紋，涂層組織結構晶粒細小，表面硬度高，具有良好的耐磨性和耐大氣腐蝕性能，且涂層質量穩定。另外，本發明的涂層加工方法成本低，加工過程中無廢氣、廢渣排放。

附圖說明

結合附圖，本發明的其他特點和優點可從下面通過舉例來對本發明的原理進行解釋的優選實施方式的說明中變得更清楚。

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1是涂層橫截面上的顯微硬度分布檢測結果。

具體實施方式

實施例一：

（1）表面預處理

砂輪或砂紙打磨待加工H13鋼表面，除銹，用酒精或丙酮清除油污。

（2）激光熔覆表面強化涂層制備

混合粉末：Fe-Mn-Cr合金粉，粉末配比：

Fe粉：35%

Mn粉：25%

Cr粉：10%

Al粉：10%

硼鐵粉：17%

納米Al₂O₃粉：2%

硅鐵粉：1%

粉末進行100~120?℃烘干1.5~2?h，以去除粉末表面吸附的水分；