[發明專利]一種碳化鉻梯度復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811151569.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109234733B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 葉芳霞
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C8/66;C23C24/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種制備梯度復合涂層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將基體表面除銹后，依次酸洗、打磨和酒精或丙酮超聲清洗，所述基體為低碳鋼或低碳合金鋼；

2)將除銹清洗后的低碳鋼或低碳合金鋼表面涂覆一層增碳劑，所述增碳劑用酒精或丙酮調至糊狀后涂敷在所述基體表面；

3)再在其上涂覆一層保溫涂層；其中，保溫涂層的厚度為1-2mm；

4)將步驟3)中涂覆有保溫涂層的金屬基體放入高頻感應器中進行表層增碳處理，表層增碳的溫度控制在900-950℃之間，增碳時間為24-72h；

5)將鉻鐵粉均勻覆蓋在步驟4)中進行增碳處理后的所述基體上；

6)將驟5)中的所述基體放入烘箱中于40-60℃干燥10-30min；

7)將步驟6)中預干燥后進行增碳處理的金屬基體置于工作臺上，用二氧化碳激光器進行掃描，激光功率選用2500-3200W，掃描速度為4-8mm/s，光斑尺寸為10mm×2mm，多道搭接率為20％-35％，熔覆層厚度控制在0.5-2mm；

8)將步驟7)中激光熔覆后的試樣放入具有氣氛保護的保溫爐內進行熱處理，最后隨爐冷卻至室溫，獲得所述金屬基體表面的復合耐磨碳化鉻涂層；

所述增碳劑為HYCPC-01、HYCPC-02或HYCPC-03中的任意一種；厚度為0.2-1.0mm；

所述保溫涂層包括下述質量比的原料：

九水合硅酸鈉10％，去離子水30～40％，納米SiO₂2～4％，空心陶瓷微珠8～25％，硅酸鋁纖維3～9％，SiO₂氣凝膠漿料8～28％，六鈦酸鉀晶須0～2％，金紅石型TiO₂0～2％，鈦溶膠0～8％；

所述鉻鐵粉的粒度為600-1000目，純度為40％-60％；

激光熔覆后的所述基體放入具有氣氛保護的保溫爐中從室溫升溫至1050-1200℃，升溫速度控制在7℃/min，保溫時間為5-12h；

復合耐磨碳化鉻涂層總厚度為486.39-1188.45μm；Cr₇C₃致密陶瓷層的顯微硬度高達1410-2084HV_0.1，所述涂層的耐磨性是基體的6.6-9.7倍。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟8)中，熱處理的工藝如下：

所述熱處理過程中的保護氣為氬氣，氣體流量為6-8ml/min。

3.一種權利要求1-2任一項所述方法制備的梯度復合涂層，其特征在于，梯度復合涂層為碳化鉻涂層，梯度復合涂層中第一涂層包括Cr₇C₃致密陶瓷層；第二涂層包括顆粒狀(Fe,Cr)₇C₃型碳化鉻與基體的復合區；第三涂層包括板條狀(Fe,Cr)₇C₃型碳化鉻與基體的復合區以及含碳量和含鉻量較少的鐵素體區；且所述第一涂層、所述第二涂層和所述第三涂層依次呈梯度分布。

4.如權利要求3所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第一涂層平均厚度為25-54.55μm，其中Cr₇C₃致密陶瓷層占所述第一涂層體積的60-70％。

5.如權利要求3所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第二涂層的平均厚度為278.39-500μm，其中顆粒狀(Fe,Cr)₇C₃型碳化鉻占所述第二涂層體積的55-65％，碳化物晶粒尺寸為1-10μm。

6.如權利要求3所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第三涂層的平均厚度為183-633.9μm，其中板條狀(Fe,Cr)₇C₃型碳化鉻呈輻射狀向基體方向生長，板條狀(Fe,Cr)₇C₃型碳化鉻占所述第二涂層體積的30-50％。