[發(fā)明專利]一種梯度復(fù)合非晶鐵基涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110883412.4
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113564585B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王豫躍;牛強;張景純;楊冠軍;李長久
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安重裝銅川煤礦機械有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C45/02;C21D1/30;C23F17/00
• 代理公司: 安徽順超知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 徐文恭

本發(fā)明公開了一種梯度復(fù)合非晶鐵基涂層及其制備方法，屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域，包括冶金結(jié)合形成在基體表面的純鎳過渡層和冶金結(jié)合形成在純鎳過渡層表面的鐵基非晶涂層，鐵基非晶涂層的表面經(jīng)激光后重熔處理后的非晶含量大于60％，純鎳過渡層的存在降低了由于鐵基非晶合金和基體27simn之間由于線膨脹系數(shù)差導(dǎo)致的熱應(yīng)力，從而降低鐵基非晶涂層的表面缺陷發(fā)生率，防止在鐵基非晶涂層制備的過程中裂紋的產(chǎn)生，而且，采用激光后重熔技術(shù)對鐵基非晶涂層表面進行處理，進一步消除表面缺陷提高非晶含量，從而實現(xiàn)提高鐵基非晶涂層耐蝕性能的需求，解決傳統(tǒng)鐵基非晶涂層制備方法所存在的缺陷，能夠有效解決鐵基非晶合金涂層在制備過程中的開裂現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種梯度復(fù)合非晶鐵基涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

液壓支架活塞桿在實際工況服役條件下經(jīng)常遭受腐蝕與磨損的威脅，采用表面工程技術(shù)在其表面制備耐蝕抗磨防護涂層是一種常見的工程技術(shù)手段。目前工業(yè)生產(chǎn)中常采用電鍍技術(shù)對液壓支架活塞桿進行表面處理，從而提高其工況服役下的使用壽命。

但電鍍技術(shù)制備表面防護涂層存在以下技術(shù)弊端：首先，電鍍制備的表面防護涂層與基體間主要為機械結(jié)合，結(jié)合強度低，同時電鍍涂層常存在微裂紋等缺陷，造成所制備的防護涂層實際服役壽命短，每隔一段時間就需要重新進行鍍層的制備，從而增加了生產(chǎn)成本，影響生產(chǎn)進度。

其次，電鍍技術(shù)存在環(huán)境污染的問題，在鍍層生產(chǎn)中使用的電鍍液中含有難以處理的六價鉻離子（Cr6+），會對水體造成嚴(yán)重的污染。

鐵基非晶合金具備長程無序短程有序且無晶界位錯等優(yōu)點，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕、耐磨及軟磁性能，引起了多國科學(xué)研究者的關(guān)注。但非晶合金的室溫脆性和尺寸效應(yīng)導(dǎo)致其難以實現(xiàn)大尺寸工業(yè)化制備和應(yīng)用，將鐵基非晶合金制備成表面防護涂層用于工況服役零部件的表面防護，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵基非晶合金的工程化應(yīng)用。

傳統(tǒng)鐵基非晶合金涂層的制備技術(shù)主要是熱噴涂和傳統(tǒng)激光熔覆，但它們均面臨諸多技術(shù)弊端。首先，熱噴涂技術(shù)獲得鐵基非晶合金涂層結(jié)合強度弱，同時內(nèi)部致密度低，在實際嚴(yán)苛的服役環(huán)境下難以滿足使用要求和安全保障。傳統(tǒng)激光熔覆技術(shù)制備的鐵基非晶合金涂層能夠?qū)崿F(xiàn)涂層與基體的冶金結(jié)合，同時鐵基非晶合金涂層內(nèi)部組織致密。但因為涂層受母材稀釋率高和冷卻速率慢等原因，導(dǎo)致獲得鐵基非晶合金涂層非晶含量低，結(jié)晶程度嚴(yán)重，難以發(fā)揮鐵基非晶合金的優(yōu)異性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種梯度復(fù)合非晶鐵基涂層及其制備方法，旨在提高液壓支架活塞桿的耐磨和抗腐蝕性能，解決傳統(tǒng)鐵基非晶涂層制備方法所存在的缺陷，發(fā)揮激光熔覆技術(shù)制備鐵基非晶涂層的優(yōu)勢，能夠有效解決鐵基非晶合金涂層在制備過程中的開裂現(xiàn)象，有效的保護基體免受腐蝕磨損的威脅。

本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供的一種梯度復(fù)合非晶鐵基涂層包括冶金結(jié)合形成在基體表面的純鎳過渡層和冶金結(jié)合形成在所述純鎳過渡層表面的鐵基非晶涂層，所述鐵基非晶涂層的表面經(jīng)激光后重熔處理后的非晶含量大于60%。

可選的，所述鐵基非晶涂層的裂紋萌生率小于3mm/mm²。

可選的，所述鐵基非晶涂層的表面經(jīng)掃描速度為100mm/s~300mm/s的激光后重熔處理。

可選的，所述鐵基非晶涂層的材質(zhì)為鐵基非晶粉末。

可選的，所述純鎳過渡層的厚度和所述鐵基非晶涂層的厚度的比值為1:2~1:4，所述純鎳過渡層和所述鐵基非晶涂層的總厚度為0.05mm~2.4mm。

第二方面，本發(fā)明實施例提供一種用于制備梯度復(fù)合非晶鐵基涂層的方法包括：