[發(fā)明專利]用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni?WC復(fù)合涂層及其制備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710454331.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107217255A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張群森;李帥;王恩庭;李崇桂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 譚磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐磨涂層技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni-WC復(fù)合涂層及其制備。

背景技術(shù)

Ni基-WC復(fù)合涂層具有較高的硬度、較強(qiáng)的韌性和良好的耐磨性能，目前已被廣泛應(yīng)用于工件的修復(fù)和表面強(qiáng)化。Ni基-WC復(fù)合涂層的制備方法主要有熱噴涂法、電子束物理氣相沉積法以及激光熔覆法等。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，熱噴涂法得到的涂層具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，容易在涂層中產(chǎn)生氣孔，且涂層與基體之間的結(jié)合方式為機(jī)械結(jié)合。而機(jī)械結(jié)合大多是以顆粒的機(jī)械聯(lián)鎖方式而形成，在熱噴涂之前，材料基體表面都要經(jīng)過(guò)粗化處理，噴涂過(guò)程中熔融粒子撞擊并鋪展在粗化的基材表面上，在冷卻凝固收縮時(shí)粒子咬合凹凸材料表面凸點(diǎn)形成機(jī)械結(jié)合。然而，熱噴涂技術(shù)不足之處在于涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度不夠，難以滿足重載條件下的服役要求。而電子束物理氣相沉積法需要在真空的環(huán)境下工作，工藝流程復(fù)雜，沉積效率較低且涂層厚度難以得到很好地控制。

激光熔覆法是伴隨著激光而發(fā)展起來(lái)的新型表面工程技術(shù)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，激光熔覆技術(shù)在材料表面強(qiáng)化方面取得了豐富的成果。該技術(shù)中熔覆材料采用送絲或送粉(或預(yù)置)的形式，在高能量激光束的作用下熔覆材料與基體表面材料熔化，經(jīng)歷快速冷卻和凝固的過(guò)程形成激光熔覆涂層，熔覆層與基體形成良好的冶金結(jié)合。在下述文獻(xiàn)中：(1)A Garcia,MR Fernandez,JM Cuetos,R Gonzalez,A Ortiz,M Cadenas,Study of the sliding wear and friction behavior of WC plus NiCrBSi laser cladding coatings as a function of actual concentration of WC reinforcement particles in ball-on-disk test,Tribology Letters,2016,64(3):41-50；(2)D Deschuyteneer,F Petit,M Gonon,F Cambier,Processing and characterization of laser clad NiCrBSi/WC composite coatings-Influence of microstructure on hardness and wear,Surface and Coatings Technology,2015,283:162-171；(3)Shengfeng Zhou,Xiaoguang Dai,Xiaoyan Zeng,Effects of processing parameters on structure of Ni-based WC composite coatings during laser induction hybrid rapid cladding,Applied Surface Science,2009,255(30):8494-8500。已經(jīng)報(bào)道采用直接激光熔覆技術(shù)制備出的Ni基-WC復(fù)合涂層，其致密性較好，涂層沒(méi)有明顯的裂紋和氣孔等缺陷，但從報(bào)道的結(jié)果來(lái)看，所制得涂層的硬度、耐磨性以及硬質(zhì)相分布的均勻性仍需進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種表面連續(xù)、光滑，表面缺陷較少，致密性好，內(nèi)部無(wú)氣孔和縮松等缺陷的用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni-WC復(fù)合涂層。

本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提供上述用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni-WC復(fù)合涂層的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni-WC復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層布設(shè)在金屬基底表面上，所述的復(fù)合涂層是由Ni45合金粉末與WC粉末復(fù)合而成，所述的WC粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40％，其余為Ni45合金粉末。

所述的復(fù)合涂層的厚度為0.8-1mm。

所述的金屬基底包括鈦合金基底、鋁合金基底或不銹鋼基底中的一種。

用于改善基底表面硬度及耐磨性的Ni-WC復(fù)合涂層的制備方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟1)：基底預(yù)處理：將金屬基底加工成板狀試樣塊，對(duì)板狀試樣塊進(jìn)行打磨，去除毛刺，并用砂紙打磨表面，去除板狀試樣塊表面的氧化膜，后經(jīng)超聲清洗，烘干；

步驟2)：預(yù)置涂層：將Ni45合金粉末與WC粉末加入球磨機(jī)中，混合均勻，烘干，再與粘結(jié)劑混合，刷涂在步驟1)經(jīng)烘干后的板狀試樣塊表面上，制得表面負(fù)載有涂層的板狀試樣塊；