[發(fā)明專利]抗蝕耐磨非晶合金涂層及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108546908B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 張保森;王章忠;董強勝;巴志新;陳一凡;巨佳;朱帥帥
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/06;C22C45/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種抗蝕耐磨非晶合金涂層，其原料組分以質(zhì)量分數(shù)計包括：Cr 16.0％～19.8％，Mo 22.6％～24.5％，C 4.2％～6.0％，B 0.8％～2.8％，Si 1.5％～3.8％，Ni 0.7％～2.2％，F(xiàn)e余量。本發(fā)明采用采用真空氣霧化法制備非晶合金粉末，然后再利用等離子噴涂制備非晶合金涂層，本發(fā)明成分設計合理，制備的涂層非晶含量高，缺陷少，制備成本低廉，無稀土元素，易于工業(yè)化生產(chǎn)，制備方法操作簡捷，涂層中原位形成少量3～10nm的納米晶，均布于非晶相中，顯著改善非晶合金涂層的綜合強韌性，本發(fā)明的非晶合金粉末及非晶合金涂層可用于金屬構(gòu)件表面抗蝕及耐磨防護。

技術領域

本發(fā)明涉及涂層領域，具體涉及一種抗蝕耐磨非晶合金涂層及其制備方法。

背景技術

在能源、化工、國防和船舶等領域中，部分設備部件長期滿負荷的在高溫、腐蝕和機械磨損的惡劣環(huán)境下運行，致使這些設備部件極易遭受損壞。由此引起的各類事故觸目驚心，已經(jīng)嚴重影響社會經(jīng)濟的發(fā)展。如何提高這些設備的可靠性和使用壽命，已成為上述行業(yè)提高經(jīng)濟效益及增強核心競爭力亟需解決的關鍵問題。采用先進表面技術對材料表面進行局部改性或防護是降低設備腐蝕磨損、提高其安全可靠性的較為經(jīng)濟且行之有效的途徑。

非晶合金成分組織均勻、不存在位錯、層錯、晶界等晶體缺陷，具有高硬度、良好的耐磨耐腐蝕性能等優(yōu)異的物理、化學和力學性能。常見的非晶合金有鐵基、鋁基、鋯基、鎳基非晶合金等。鑒于目前常用的設備以金屬材料為主，鐵基非晶合金具有開采、制備、推廣成本低的優(yōu)點而得到材料研究者的關注。然而由于非晶合金存在室溫塑性較差，且大尺寸非晶合金較難制備的弊端，限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應用。將非晶合金與先進表面技術相結(jié)合，突破非晶合金難以規(guī)模化制備的技術“瓶頸”，有效拓寬了非晶合金應用領域，制備性能優(yōu)異的鐵基非晶涂層，對零部件的再制造修復、防護與延壽具有重要的使用價值。

近年來，熱噴涂制備非晶涂層具有成本低、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)勢，但材料成分體系設計不盡合理，制備工藝尚未完善，制備過程涂層溫度過高、冷速過慢，難以制備出高非晶含量的涂層，存在未融粒子、高孔隙率等缺陷嚴重影響涂層綜合力學性能和耐腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種抗蝕耐磨非晶合金涂層，解決現(xiàn)有涂層材料體系設計不合理，非晶含量低，缺陷高，耐磨性差的問題。

技術方案：本發(fā)明所述的抗蝕耐磨非晶合金涂層，其原料組分以質(zhì)量分數(shù)計包括：Cr 16.0％～19.8％，Mo 22.6％～24.5％，C 4.2％～6.0％，B 0.8％～2.8％，Si 1.5％～3.8％，Ni 0.7％～2.2％，F(xiàn)e余量。

抗蝕耐磨非晶合金涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用霧化法將原料組分混合制備得到非晶合金粉末，然后進行真空低溫烘干處理；

(2)對工件待噴涂表面進行潔凈化清理、噴砂粗化和預熱處理；

(3)在經(jīng)過步驟(2)處理的工件表面采用等離子噴涂的方法獲得抗蝕耐磨非晶合金涂層。

其中，所述步驟(1)中原料為2～4cm的小塊狀或3～5mm顆粒混合體，原料純度不低于99％，混合體裝爐填充率不低于95％，然后采用電爐真空精煉，精煉溫度為1600～1800℃，保溫時間為4～6小時；然后轉(zhuǎn)入中間包，通過氬氣噴嘴形成液滴并在氬氣保護氣氛中冷卻制備得到Fe基非晶合金粉末。所述非晶合金粉末呈規(guī)則的球形和非晶態(tài)特征，粒度為150目～500目。

為了在對基體進行噴砂處理時不易發(fā)生碎化形成不規(guī)則形狀二次粒子嵌入基體，防止對金屬基體產(chǎn)生過度的犁削損傷和成分污染，所述步驟(2)中采用的噴砂為10-50目的白剛玉或棕剛玉。所述步驟(2)中噴砂的壓力和噴砂處理的時間分別為0.5～1.2MPa和2～5min。