[發明專利]一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010889768.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112144056B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 馬飛;王藝錦;羅巧梅;王偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明還公開了一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層及其制備方法，首先將原材料均勻涂覆在奧氏體不銹鋼基體表面，原料粉末為混合熔覆材料，由鎳基粉末(Ni60A)、純鈦粉末(Ti)、鎳包石墨粉末(C@Ni)、鎳包二硫化鉬粉末(MoS₂@Ni)組成，然后采用預置粉末法在粉末表面進行激光熔覆，激光熔覆的過程中，粉末進行原位反應，原位反應形成的增強體與基質相熱力學穩定，在0Cr₁₈Ni₉原位反應形成的陶瓷硬質相與基質相界面純凈，界面結合強度高，有效解決外加顆粒法制備復合涂層工藝中存在的增強體尺寸和界面反應不可控等問題。

【技術領域】

本發明屬于材料表面改性技術領域，具體涉及一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層及其制備方法。

【背景技術】

0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼具有優異的耐腐蝕性、機械力學性能、抗熱震性能等，不僅廣泛使用于醫療、食品工業等日常生活領域，而且應用于化學工業、航空飛行器火花塞、軸承等高端裝備領域。但較低碳含量使得0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼的硬度低，耐磨性差，嚴重影響不銹鋼零部件的耐磨性能，從而進一步限制大型機械設備的使用壽命。傳統改善摩擦性能的方法是加入潤滑油、潤滑脂。隨工業技術的不斷發展，工業零部件的運行大多面臨高溫、高壓、重載等嚴苛的條件，潤滑油、潤滑脂容易發生分解失效。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層及其制備方法，以解決現有技術中0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼耐磨性能差，硬度低的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層，所述鎳基復合涂層包括基體相和強化相；所述基體相為γ-Ni，Fe和Cr_1.65Fe_0.35B_0.96，所述強化相為Cr₃(B，C)₂和TiC。

本發明的進一步改進在于：

優選的，所述鎳基復合涂層的厚度為0.8～2.2mm。

優選的，所述鎳基復合涂層的硬度為奧氏體不銹鋼硬度的2-4倍。

一種應用于奧氏體不銹鋼的鎳基復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將基體Ni60A粉末、Ti粉末、C@Ni粉末和MoS₂@Ni粉末球磨混合均勻，得到混合粉末；所述C@Ni粉末的質量分數為3％～30％，MoS₂@Ni粉末的質量分數為3％～30％，Ti粉末的質量分數為3％～25％，余量為Ni60A基體粉末；四種粉末的質量分數和為100％；

步驟2，將混合粉末平鋪在奧氏體不銹鋼基板上，平鋪后混合粉末的厚度為0.8～2.2mm；

步驟3，將混合粉末和奧氏體不銹鋼基板放置在工作臺中，進行多道搭接激光熔覆，在奧氏體不銹鋼表面獲得鎳基復合涂層。

優選的，步驟1，所述C@Ni粉末的質量分數為5％～20％，MoS₂@Ni粉末的質量分數為5％～20％，Ti粉末的質量分數為5％～25％，余量為Ni60A基體粉末；四種粉末的質量分數和為100％。

優選的，步驟1中，球磨時間為8～16h，球磨速度為300～500min/rpm；球磨過程中，采用直徑為10mm和5mm兩種不同級配的ZrO₂小球作為球磨小球。

優選的，步驟2中，通過刮刀將混合粉末平鋪在奧氏體不銹鋼基板上，所述刮刀的底部設置有臺階狀的凹槽。

優選的，步驟2中，平鋪后混合粉末的厚度為1.5mm。