[發(fā)明專利]一種用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材及其制備方法

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• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108531846A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 呂少波;李卓才;李蘇楊
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州喬納森新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C4/131
• 分類號: C23C4/131;C23C4/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材及其制備方法，所述絲材純鎳帶外皮包裹粉芯制成，其中純鎳帶外皮與粉芯的重量比為2～5:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分質(zhì)量百分比含量范圍如下：銅2～7wt.％、鋁1.5～7wt.％、鋯2～8wt.％、納米二氧化鈷3.5～9wt.％、納米二氧化硅3～8wt.％、納米三氧化二鋁1～6wt.％、納米氮化硅2～11wt.％、余量為鐵。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明所述用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材在高沖擊載荷作用下，能夠保持較高的韌性；(2)本發(fā)明所述粉芯絲材在磨損場合能夠很好的使用，且使用壽命較長。

技術領域

本發(fā)明屬于材料加工工程技術領域，涉及一種粉芯絲材，具體為一種用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材及其制備方法。

背景技術

從提高耐磨能力出發(fā)，制備的涂層硬度越高，其耐磨損能力越強。因此，硬質(zhì)氮化物涂層的發(fā)展方向是提高其硬度。主要采用的方法有兩種，一種是改變涂層的成分，一種是改變涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)。就第一種方法而言，實踐中不斷出現(xiàn)新的涂層體系，比如向TiN中加入合金元素Al形成TiAlN涂層。由于Al固溶到TiN晶格中時，Al的原子大小與Ti的原子大小不同，由此導致晶格畸變，從而產(chǎn)生固溶強化效果，其硬度可以達到20～30GPa，從而提高了耐磨損性能。第二種方法而言，納米復合結(jié)構(gòu)是提高涂層硬度的主要方法。如TiN/ZrN納米復合涂層由TiN晶粒與ZrN復合形成，其硬度較TiN涂層有很大提高。這些硬質(zhì)涂層在耐磨損的場合得到應用。

但是對于承受沖擊載荷的金屬材料來說，不僅要求硬質(zhì)涂層的硬度高，同時還要有高的韌性。例如飛機發(fā)動機中鈦合金葉片主要承受沖蝕作用，而鈦合金的硬度較低，因此迫切需要在其表面沉積一層硬質(zhì)防護涂層。沖蝕粒子從各個不同角度沖擊基體材料，既有切削的作用，又有動態(tài)沖擊的作用，因此不僅要求基體表面防護涂層具有高的硬度以抵抗切削，而且不斷的動態(tài)沖擊載荷的作用要求涂層具有高的韌性。因此，單純強調(diào)硬度的TiN、TiAlN為代表的硬質(zhì)涂層并不能滿足要求。對于刀具、模具涂層來說，沖擊載荷作用下，韌性差的涂層會很快失效，存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題：為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，獲得一種在沖擊載荷作用下，能夠保持較高的韌性，且適用于磨損場合的硬質(zhì)涂層，本發(fā)明提供了一種用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材及其制備方法。

技術方案：一種用于制備增韌涂層的納米復合粉芯絲材，所述絲材純鎳帶外皮包裹粉芯制成，其中純鎳帶外皮與粉芯的重量比為2～5:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分質(zhì)量百分比含量范圍如下：銅2～7wt.％、鋁1.5～7wt.％、鋯2～8wt.％、納米二氧化鈷3.5～9wt.％、納米二氧化硅3～8wt.％、納米三氧化二鋁1～6wt.％、納米氮化硅2～11wt.％、余量為鐵。

優(yōu)選的，所述絲材純鎳帶外皮包裹粉芯制成，其中純鎳帶外皮與粉芯的重量比為2:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分質(zhì)量百分比含量范圍如下：銅2wt.％、鋁1.5wt.％、鋯2wt.％、納米二氧化鈷3.5wt.％、納米二氧化硅3wt.％、納米三氧化二鋁1wt.％、納米氮化硅2wt.％、余量為鐵。

優(yōu)選的，所述絲材純鎳帶外皮包裹粉芯制成，其中純鎳帶外皮與粉芯的重量比為3:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分質(zhì)量百分比含量范圍如下：銅3wt.％、鋁3wt.％、鋯4wt.％、納米二氧化鈷5wt.％、納米二氧化硅4wt.％、納米三氧化二鋁2wt.％、納米氮化硅3wt.％、余量為鐵。

優(yōu)選的，所述絲材純鎳帶外皮包裹粉芯制成，其中純鎳帶外皮與粉芯的重量比為4:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分質(zhì)量百分比含量范圍如下：銅5wt.％、鋁5wt.％、鋯6wt.％、納米二氧化鈷5wt.％、納米二氧化硅6wt.％、納米三氧化二鋁4wt.％、納米氮化硅5wt.％、余量為鐵。