[發明專利]一種添加微米Ti的等離子堆焊鐵基Cr3

有效

• 申請號: 201811157458.2
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109234727B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 斯松華;姜閃閃;汪鵬
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜;金貝貝

本發明公開了一種添加微米Ti的等離子堆焊鐵基Cr₃C₂過共晶耐磨涂層及其制備方法，屬于表面耐磨涂層技術領域。本發明的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層由如下質量百分比的組分經等離子堆焊后制得：鐵基自熔性合金粉末49％～69.5％、微米Cr₃C₂粉末30％～50％、微米Ti粉末0.5％～1％。上述等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層的制備包括以下步驟：基材預處理、復合粉末的配制及烘干、涂層的制備和后熱處理。通過使用本發明的技術方案，能夠使多尺度顆粒增強的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層的硬度、耐磨性得到進一步提高的基礎上，還能明顯改善涂層的工藝特性，有效防止涂層裂紋的產生。

技術領域

本發明涉及表面耐磨涂層技術領域，更具體地說，涉及一種添加微米Ti的等離子堆焊鐵基Cr₃C₂過共晶耐磨涂層及其制備方法。

背景技術

材料表面的磨損給機械零部件造成了不可避免的損害，從而造成了材料和能源的嚴重浪費，因此，利用表面改性技術對材料表面進行處理以提高材料的性能具有重要意義。等離子堆焊技術是利用高溫等離子弧將合金粉末與基材材料加熱融化，在冷卻過程中，基材表面迅速形成一層區別于基材材料綜合性能較好的堆焊涂層。等離子堆焊技術應用廣泛，操作簡單，可控性好，可堆焊各種金屬，使用材料范圍廣。因此，利用等離子堆焊技術在基材材料表面制備耐磨涂層效率高，適用于冶金、礦山、運輸、機械等領域的耐磨防護處理。

等離子熔覆粉末主要可以分為自熔性合金粉末和復合粉末兩類。常用的自熔性合金粉末主要包括鐵基、鈷基和鎳基合金粉末，而鐵基合金粉末價格低廉，應用廣泛，且大部分基材材料為鋼鐵材料，與鐵基粉末具有良好的相容性。但單一的鐵基合金涂層硬度較低、耐磨性一般，無法滿足苛刻環境下的工作要求。因此通過添加陶瓷顆粒來制備耐磨性能較好的復合涂層成為研究的重點。Cr₃C₂作為一種陶瓷增強相具有高熔點、高硬度等特點，相對于TiC、 WC等陶瓷粉末，Cr₃C₂熔點相對較低，在液態合金熔池中的溶解特點易控制，且Cr元素是耐蝕性元素，因此可以選用Cr₃C₂作為增強相來制備復合涂層。為了提高涂層的硬度和耐磨性，可以增加陶瓷顆粒的含量，但由于陶瓷相與金屬基體熱物理性能差異大，當Cr₃C₂的加入量較多時堆焊涂層工藝特性變差，復合涂層以過共晶方式結晶，初生碳化物組織粗大、分布不均勻，涂層有開裂傾向。如專利公開號：CN102899662B，公開日：2014年06月11日，發明創造名稱為：一種(Cr,Fe)₇C₃柱狀碳化物增強Fe基耐磨涂層的制備方法，該申請案以質量比分別為1:5、3:5和1:1的碳化鉻粉末與鐵基粉末的混合粉末作為熔覆材料，使用等離子弧進行熔覆，其中轉移弧電流為80～120A；等離子氬氣流量為3-6L/min；送粉氬氣流量為1.5-3L/min；保護氣體為氬氣。該申請案制備的(Cr,Fe)₇C₃柱狀碳化物增強Fe基涂層過程簡單， (Cr,Fe)₇C₃增強相為原位生成，與基體結合力較大，但當加入的碳化鉻含量較高時，柱狀碳化物含量升高，不均勻性增加，仍然存在脆性剝落傾向，從而不利于涂層抗磨損性能的發揮。