[發明專利]一種Cr3C2基耐磨涂層及超音速火焰噴涂制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110238780.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113025941A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李燕樂;張興藝;李方義;鹿海洋;杜際雨;冉學舉;戚小霞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/129
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于金屬結構零件表面修復與強化領域，涉及一種Cr₃C₂基耐磨涂層配方及超音速火焰噴涂制備方法，配方的主要成分包括：以質量百分比計，68?72％Cr₃C₂(粒度1?10μm)，17?18％％NiCr，10?15％TiC(粒度10?100nm)。本發明提出的Cr₃C₂基耐磨涂層配方中含有納米TiC硬質相顆粒，與微米級Cr₃C₂顆粒共同組成納、微米硬質相復合增強粉末，改善了涂層的微觀組織、結構，對涂層起到“釘扎”作用。同時協同阻礙了裂紋的擴展路徑。另外，納米TiC硬質相顆粒不僅強化了涂層中的金屬組織，而且抑制了Cr₃C₂顆粒的剝落。本發明采用超音速火焰噴涂制備工藝，對零件表面熱影響很小，且涂層中分布著納、微米硬質顆粒，微觀組織、結構優異，脫碳率低，具有良好的耐磨性，操作方便制備成本低，適宜廣泛推廣應用。

技術領域

本發明屬于金屬結構零件表面修復與強化領域，具體涉及一種Cr₃C₂基耐磨涂層配方及超音速火焰噴涂制備方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

Cr₃C₂基耐磨涂層以Cr₃C₂-NiCr涂層為代表，廣泛應用于摩擦磨損服役環境下金屬結構零件的表面修復與強化。但隨著服役環境的不斷嚴苛，對涂層的耐磨性要求也不斷提高，常規Cr₃C₂-NiCr涂層的服役性能不能滿足實際需求，導致事故發生率上升。因此，對Cr₃C₂基耐磨涂層進行增強改性，開發新的涂層配方具有重要意義。

目前，對Cr₃C₂基耐磨涂層的增強改性研究較少，特別是通過添加納米硬質相顆粒增強改性方面鮮有人研究。熱噴涂技術包含電弧噴涂、爆炸噴涂、等離子噴涂、超音速火焰噴涂等，每種技術都有其各自的特點，噴涂所適用的涂層粉末材料也不同。

發明內容

本發明的目的是為提高常規Cr₃C₂基耐磨涂層的耐磨性，提供一種Cr₃C₂基耐磨涂層配方及超音速火焰噴涂制備方法，操作方便，性能優異。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種Cr₃C₂基耐磨涂層，由如下質量百分數的原料制備而成：68-72％Cr₃C₂，17-18％NiCr，10-15％TiC，各原料的質量百分數之和為100％；

其中，Cr₃C₂為微米級，TiC為納米級。

本發明研究發現：Cr₃C₂基耐磨涂層配方中含有納米TiC硬質相顆粒，與微米級Cr₃C₂顆粒共同組成納、微米硬質顆粒復合增強粉末，改善了涂層的微觀組織結構，對涂層起到“釘扎”作用，同時協同阻礙了裂紋的擴展路徑。另外，納米TiC硬質相顆粒不僅強化了涂層中的金屬組織，而且抑制了Cr₃C₂顆粒的剝落。這種納、微米硬質顆粒的復合組織結構使得涂層具有優異的耐磨性，同時兼有良好抗裂紋性能。

本發明的第二個方面，提供了一種Cr₃C₂基耐磨涂層的超音速火焰噴涂制備方法，包括：