[發明專利]一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711173730.1
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107881500B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 劉紅江;龍小芳;李瑞迪;謝湛
• 申請（專利權）人: 湖南坤緯新材料有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本發明公開了一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料，按重量百分比計，包括：CoCrMnFeWMoC合金粉76?90%；NiCu增韌粉5?20%；WC包覆的碳納米管增強粉0.5?5%；TiSnZrCu非晶粉2?10%；CaF2或WS2潤滑粉1?5%。針對目前激光單一熱源熔覆鐵基、鎳基、鈷基耐磨合金涂層存在的不足，本發明提供了一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料。本發明還公開了一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料的制備方法。

技術領域

本發明屬于軸類零件表面金屬表面涂層制造領域，涉及一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料及其制備方法。本發明將激光與電弧能量源復合，通過其高密度能量將粉末熔覆與金屬基材表面，制造出高強韌、高附著力、耐磨金屬涂層。

背景技術

高溫、高速、高真空、強氧化等苛刻環境下工作的航空航天、冶金、化工、熱核等工業機械裝備的關鍵基礎件，其摩擦、磨損及潤滑問題直接影響到裝備運行穩定性與安全可靠性，也是目前制約我國許多高端技術領域關鍵裝備發展。激光熔覆能量密度高，熱影響小，涂層致密且與基材冶金結合，涂層成分和厚度可控，可實現柔性選區加工等優點，被認為是目前機械零部件最為理想的綠色表面改性與再制造技術之一。因此，將激光熔覆對于減少裝備摩擦與磨損、延長使用壽命、節能環保與節材具有重要的現實意義。

近年來，我國高速列車得到了長足發展，激光熔覆技術在高速列車軸類零件表面強化方面具有重要應用前景。高速列車軸類零件的服役工況為：長期連續工作的摩擦磨損、軸向和徑向動量沖擊、大氣與水分介質腐蝕、溫度的快速變化。因此，高鐵軸類零件對表面涂層提出了較高要求：1)具有極高硬度和極強耐磨性；2)具有較高的抗沖擊性能和較高的韌性；3)涂層與基體具有良好的結合力耐沖擊；4)具有較高的耐化學腐蝕性；5)具有較高的耐低溫性能，在高寒地區仍有較高的強度。

然而激光熔覆耐磨涂層目前存在如下問題：

1)傳統單一熱源的激光熔覆技術溫度梯度較大，容易使涂層出現裂紋，導致耐磨涂層失效；

2)傳統熔覆技術無法解決涂層與基體熱適配而出現弱結合問題，特別是在高鐵高速行駛連續沖擊工況下涂層與基體容易脫落；

3)傳統激光涂層材料，如鐵基、鎳基、鈷基合金，具有高硬度與耐磨性，但是摩擦系數高，摩擦過程產熱大，也會加劇磨損；

4)傳統激光熔覆材料，盡管具有較高的硬度，但不耐沖擊，韌性較差，導致軸類零件在沿軸向、徑向振動時，發生涂層開裂及脫落；

5)我國幅員遼闊，高速列車在高寒地區行駛時，要求涂層材料仍然具有常溫下良好的性能，但是一般激光熔覆材料極易產生低溫脆性、韌性大大降低，不適宜高寒地區。

發明內容

針對目前激光單一熱源熔覆鐵基、鎳基、鈷基耐磨合金涂層存在的不足，本發明提供了一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料。

本發明還公開了一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料的制備方法。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案是：一種高強耐磨抗沖擊與高附著力涂層材料，按重量百分比計，包括：CoCrMnFeWMoC合金粉76-90％；NiCu增韌粉5-20％；WC包覆的碳納米管增強粉0.5-5％；TiSnZrCu非晶粉2-10％；CaF₂或WS₂潤滑粉1-5％。

優選的，所述涂層材料采用球磨混合制得。

優選的，所述CoCrMnFeWMoC合金粉中，各個元素的摩爾比為Co：10-25％；Cr：5-25％；Mn：5-25％；Fe：5-25％；W：3-25％；Mo：2-10％；C：0.5-3％。

優選的，NiCu增韌粉中各個元素的摩爾比為Ni：50-80％；Cu：20-50％。