[發(fā)明專利]一種多尺度顆粒增強的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811158634.4
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109023355B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯松華;姜閃閃;汪鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00;B22F9/04;C22C32/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 平靜;金貝貝

本發(fā)明公開了一種多尺度顆粒增強的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層及其制備方法，屬于表面耐磨涂層技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層由如下質(zhì)量百分比的組分經(jīng)等離子堆焊后制得：鐵基自熔性合金粉末48％～69％、微米Cr₃C₂粉末30％～50％、微米Ti粉末0.5％～1％、納米Y₂O₃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(yù)處理、復(fù)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(fā)明的技術(shù)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(jìn)一步提高的基礎(chǔ)上，還能明顯改善涂層的工藝特性，有效防止涂層裂紋的產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面耐磨涂層技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多尺度顆粒增強的等離子堆焊鐵基過共晶耐磨涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

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(yán)重浪費，因此，利用表面改性技術(shù)對材料表面進(jìn)行處理以提高材料的性能具有重要意義。等離子堆焊技術(shù)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(qū)別于基材材料綜合性能較好的堆焊涂層。等離子堆焊技術(shù)應(yīng)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(shù)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(lǐng)域的耐磨防護(hù)處理。

等離子熔覆粉末主要可以分為自熔性合金粉末和復(fù)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(yīng)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(huán)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(fù)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(tài)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(fù)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(dāng)Cr₃C₂的加入量較多時堆焊涂層工藝特性變差，復(fù)合涂層以過共晶方式結(jié)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(fā)明創(chuàng)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(zhì)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(jìn)行熔覆，其中轉(zhuǎn)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(hù)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(jié)合力較大，但當(dāng)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(fā)揮。