[發明專利]類包殼織構型耐蝕耐磨復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810020637.5
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108118339B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 楊貴榮;高大文;宋文明;朱子博;馬穎;李亞敏
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

類包殼織構型耐蝕耐磨復合涂層及其制備方法，涂層由類包殼織構復合區、冶金熔合過渡區、擴散影響區構成，厚度可在2~5mm范圍內調整；所述類包殼織構復合區由細小均勻的硬質相顆粒均勻分布在球形合金區域之間，而硬質顆粒之間為合金，其間還具有幾乎連續不規則分布的GO薄片形成包圍合金區域的包殼。制備方法步驟為：（1）基材預處理；（2）復合粉末混制，將GO、硬質顆粒和鎳基合金粉末置于蒸餾水中，攪拌混合均勻，得到涂層復合粉末；（3）涂層涂覆，混合粉末涂覆前在金屬基體表面涂覆鎳基合金粉末作為過渡層；（4）類包殼織構型涂層燒結，將預燒件放入真空燒結爐，升溫并保溫分鐘，隨爐冷卻到150℃出爐，空冷至室溫，得到涂層。

技術領域

本發明屬于金屬材料表面處理技術，涉及耐蝕耐磨的鎳基復合涂層制備技術。

背景技術

鎳基復合粉末具有良好的工藝成型性、耐蝕耐磨性、耐高溫性，在各種涂層制備的方法中得到廣泛的應用，由于鎳基復合粉末的成分、含量以及涂層成型方法的不同，使最終形成的組織結構及形貌受到很大影響，從而影響涂層的耐腐蝕、耐摩擦性能。在摩擦磨損實驗中，一般的涂層在試樣表面出現大面積的剝落，并沿摩擦方向產生大量犁溝，尤其在比較苛刻的條件如高溫、高壓、高速、重載、等，磨損加劇。在電化學試驗中，一般涂層表面出現大量凹坑，不僅發生均勻腐蝕，還有局部腐蝕如點蝕。

研究表明，類包殼織構型組織能夠顯著的改善材料的摩擦、腐蝕性能。氧化石墨烯的存在，起到潤滑劑的作用，能夠對摩擦副表面潤滑，即可減少摩擦副的磨損，降低摩擦系數，同時織構還能提高材料的承載能力。氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質，雖在高溫下部分被還原，但電阻變化不大，獨特的類包殼織構使材料的腐蝕難以發生，并有效降低了腐蝕速率。

真空熔覆技術屬于現代化的表面冶金新技術，采用這種技術可以提高金屬表面的耐磨抗蝕性、耐高溫氧化和抗熱疲勞性能。其方法是將具有特定性能的金屬粉末預先涂覆于零件表面，經過燒制使得零件表面得到具有特殊性能的涂層從而達到提高零件使用壽命的目的。

真空熔覆整個過程是在一定的真空環境下進行，因此工件不易被氧化；涂層表面成型光滑，質量好；熔覆層復合粉末的成分可控，可根據不同的實驗目的選用不同的配方；熔覆層的厚度可調，在較大范圍內都能得到性能較好的涂層；熔覆層與零件表面實現了冶金結合，較為牢固。

查閱文獻及相關實驗表明，類包殼織構型涂層表現出優良的摩擦性能、腐蝕性能。能夠降低摩擦系數，提高耐磨性；能夠阻礙腐蝕的發生，降低腐蝕速率，提高耐蝕性。但目前類包殼織構型涂層的制備還存在一些問題，技術單一、工藝復雜、成本高、厚度較薄，與基體結合強度不高等。

發明內容

本發明的目的是提高涂層的耐腐蝕耐摩擦性能。

本發明是類包殼織構型耐蝕耐磨復合涂層及其制備方法，類包殼織構型耐蝕耐磨復合涂層，所述的涂層由類包殼織構復合區1、冶金熔合過渡區2、擴散影響區3構成；織構涂層與基體之間為強度較高的冶金結合；所述類包殼織構復合區由細小均勻的硬質相顆粒均勻分布在球形合金區域之間，而硬質顆粒之間為合金，其間還具有幾乎連續不規則分布的GO薄片形成包圍合金區域的包殼，GO即氧化石墨烯類，包殼織構在復合區域內呈三維立體網狀分布；類包殼織構網孔大小為60~80um，織構“筋絡”寬度為15~30um；在三維空間中，每一個網孔都是硬質相顆粒之間分布不規則且近似包圍球形合金區域的GO包殼，硬質顆粒間間距為5~10um。

類包殼織構型耐蝕耐磨復合涂層的制備方法，其步驟為：

（1） 基材預處理：基材表面用砂輪去除氧化層后，用砂紙打磨至平整光亮，再用丙酮和無水乙醇清洗除去油污，最后烘干備用；

（2）復合涂層混制：將鎳基合金粉末和預設量的硬質顆粒及GO溶液分別稱量后置于燒杯中攪拌均勻，再將其置于蒸發皿中，放入馬弗爐烘干，最后用球磨機研磨混合均勻；