[發明專利]一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010794380.6
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111876776B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 魏祥;楊澤壬;陳志國;郝鵬磊
• 申請（專利權）人: 湖南人文科技學院
• 主分類號: C23C26/02
• 分類號: C23C26/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

1.一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層，其特征是：NbC強化且具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層包含NbC相和Nb在Fe中的固溶體相，這兩相的晶粒尺寸都是納米級的，所述納米晶涂層中NbC相是電火花沉積過程中原位生成的，NbC相的質量分數大于4.1%，所述納米晶涂層的硬度梯度是指，由納米晶涂層表面至工件，涂層的硬度逐漸減小。

2.一種根據權利要求1所述的一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層的制備方法，其特征是采用電火花沉積工藝對該涂層進行制備，具體的工藝步驟如下：

（1）對將用于電火花沉積的合金模具鋼基體材料進行表面處理，包括除銹，除油，如果表面有裂紋，先進行車削以消除裂紋層；

（2）采用碳的質量分數大于等于0.3%，小于等于0.6%，并以滲碳體為強化相的鋼鐵材料作為電極材料在合金模具鋼表面進行電火花沉積，沉積過程中采用惰性氣體進行保護，沉積的具體工藝參數為：輸出功率為1500~3000W，輸出電壓為200~300V，沉積速率為5-10min/cm²；

（3）采用純Nb棒作為電極材料在第（2）步驟中制備獲得的涂層表面進行電火花沉積，沉積過程中采用惰性氣體進行保護，沉積的具體工藝參數為：輸出功率為500~3000W，輸出電壓為100~300V，沉積速率為0.5-10min/cm²；

（4）采用碳的質量分數大于等于0.6%，小于等于6.1%，并以滲碳體為強化相的鋼鐵材料作為電極材料在上一步驟中制備獲得的涂層表面進行電火花沉積，沉積過程中采用惰性氣體進行保護，沉積的具體工藝參數為：輸出功率為500~3000W，輸出電壓為100~300V，沉積速率為0.5-10min/cm²；

（5）采用純Nb棒作為電極材料在上一步驟中制備獲得的涂層表面進行電火花沉積，沉積過程中采用惰性氣體進行保護，沉積的具體工藝參數為：輸出功率為500~3000W，輸出電壓為100~300V，沉積速率為0.5-10min/cm²；

（6）依次重復上述第（4）和第（5）步驟，使得涂層的厚度大于等于15μm，小于等于100μm。

3.根據權利要求2所述的一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層的制備方法，其特征是：所述納米晶耐磨涂層中NbC相形成時其碳元素來自于以滲碳體為強化相的鋼鐵電極材料。

4.根據權利要求2所述的一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層的制備方法，其特征是：隨著涂層厚度的增加，第（4）步驟中所用以滲碳體為強化相的鋼鐵電極材料的碳含量逐漸增大，每一次比前一次增大的范圍是0.1%≤C wt%≤3.3%。

5.根據權利要求2所述的一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層的制備方法，其特征是：隨著涂層厚度的增加，第（5）步驟中所使用的輸出功率和輸出電壓不變或逐漸變小。

6.根據權利要求2所述的一種NbC強化具有硬度梯度的納米晶耐磨涂層的制備方法，其特征是：隨著涂層厚度的增加，第（5）步驟中所使用的沉積速率逐漸變大。