[發明專利]一種鎳鉻硼硅鈮合金耐磨涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201810628683.3
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108728785A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 董天順;劉利;李國祿;李亞龍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/06;C23C4/18;C23C4/02;C22C19/05
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種鎳鉻硼硅鈮合金耐磨涂層的制備方法。該方法包括以下步驟：第一步，將組分的粉料按照以下配比混合，其中，Cr為15％～18％、B為2％～3％、Si為2％～4％、Mn為1.5％～2.5％、Nb為4％～8％，余量為Ni，所述的百分比均為質量百分比，粉末粒度為25～50μm；第二步，(1)首先將基體進行調質處理；(2)噴砂預處理基體表面；(3)對經過噴砂處理的基體進行等離子噴涂；(4)對覆蓋有鎳鉻硼硅鈮涂層進行重熔處理：采用高頻感應加熱設備進行感應加熱，最終得到鎳鉻硼硅鈮合金耐磨重熔涂層。本發明改變了涂層與基體的結合形式，有利于結合強度的提高；涂層中Nb₂C等硬質相的析出顯著提高了涂層的磨損壽命。

技術領域

本發明涉及金屬材料表面涂層技術領域，具體為一種鎳鉻硼硅鈮(NiCrBSiNb)合金耐磨涂層的制備方法。本發明通過感應重熔加熱處理，改變了涂層與基體的結合形式，有利于結合強度的提高；涂層內部出現許多硬質相如Nb₂C等，提高了涂層的硬度；涂層的耐磨性能得到大幅度提高，可以有效得提高工件的磨損壽命，因此本發明主要應用于機械化工、鋼鐵冶金、礦山開采等領域。

背景技術

工件的表面磨損是造成工件失效的最主要原因之一，每年因磨損失效造成的經濟損失在國民經濟中都占據很大的比例，因此一些表面強化手段比如表面淬火、鍍膜、滲碳滲氮、熱處理、熱噴涂等方法應運而生，但相比較各種表面強化方式，熱噴涂簡單、成本低，在石油、化工、礦山、水利工程等領域等的應用比較多，涂層材料可以根據環境特征合理設計，這對于重載荷、高強度、沖擊等苛刻條件下工作的工件比如軸承、機床導軌、抽油光桿等來說，它們表面的磨損性能要很高才能滿足要求，但是一般情況下，這些工況下服役的工件，僅僅靠熱噴涂的方式改善其表面的磨損性能，效果也相對有限，一些不必要的資源浪費也在所難免、提高成本的同時也可能存在安全隱患。

在材料表面制備耐磨涂層可以有效得保護工件表面，低成本、方便、高效，而且還可以應用于石油、化工等機械零件的表面防護與再制造修復。此時涂層作為零部件的保護或修復層，成為承載的表面，因此涂層的性能是決定服役壽命的關鍵。很多工件的失效就是由磨損造成的。所以一種有效制備耐磨涂層的方法是提高工件服役壽命的關鍵。

因此，對涂層組分的選擇以及對應的噴涂和重熔工藝成為了關鍵。鎳鉻硼硅(NiCrBSi)涂層因為其具有良好的耐磨損耐腐蝕耐疲勞等優異的性能而被廣泛采用，該涂層通過組分中含有的Fe和C元素來實現涂層中形成硬質相等目的。但該方法形成的硬質相脆性大且使涂層的腐蝕性能和疲勞性能下降等不足，而且涂層在制備過程中需要用Ni/Al打底層，使工藝復雜，成本增加。

發明內容

本發明的目的是針對當前涂層技術中存在的不足，提供一種鎳鉻硼硅鈮(NiCrBSiNb)合金耐磨涂層的制備方法。該方法是在普遍使用的NiCrBSi粉末的基礎上做了改變，去除Fe和C元素，加入Nb和Mn元素，并且調整了涂料的配比，并利用超音速等離子噴涂和感應重熔的方法制備了鎳鉻硼硅鈮(NiCrBSiNb)合金耐磨涂層，并原位析出Nb₂C強化相。本發明改變了涂層與基體的結合形式，有利于結合強度的提高；涂層中Nb₂C等硬質相的析出顯著提高了涂層的磨損壽命。

本發明的技術方案為：

一種鎳鉻硼硅鈮合金耐磨涂層的制備方法，包括以下步驟：

第一步，配制用于等離子噴涂的粉末：

將組分的粉料混合，經合金化處理，得到鎳鉻硼硅鈮粉末；

其中，粉末粒度為25～50μm；各組分質量所占物料質量之和的百分比為：Cr為15％～18％、B為2％～3％、Si為2％～4％、Mn為1.5％～2.5％、Nb為4％～8％，余量為Ni，

第二步，制備鎳鉻硼硅鈮(NiCrBSiNb)涂層

(1)首先將基體進行調質處理；