本发明专利技术涉及一种电弧喷涂制备非晶纳米晶涂层的粉芯丝材的设计及其制备工艺，该粉芯材料由304L不锈钢外皮包覆粉芯组成，所述的粉芯组成(质量百分比含量)为：C：0.3-1.0％，B：4-7％，Si：1-3％，Cr：12-16％，Al：17-23％，混合稀士：1-2％(其中混合Re由质量百分含量为25～28％的La；48～52％的Ce；14～17％的Nb和4～6％的Pu组成)，Fe余量。电弧喷涂制备涂层的工艺为：喷涂电流160～200A；电压32～36V；喷涂距离160mm～200mm；压缩空气压力0.7MPa，喷涂角度90°。使用本发明专利技术粉芯丝材，及相应的喷涂工艺，制备的涂层主要用做机械零部件表面耐磨耐腐蚀防护涂层材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电弧喷涂制备含非晶纳米晶结构涂层的粉芯丝材，本专利技术的粉芯丝材主要用做机械零部件表面耐磨耐腐蚀防护涂层材料。腐蚀和磨损是金属零部件最主要的失效形式，据国外工业发达国家统计，每年钢材腐蚀损失占钢材总产量的10%，经济损失占国民经济总产值2% -4%。在工业领域，有70% -80%的机器是因摩擦磨损而报废，世界能源有1/3-2/3消耗于客服各种形式的摩擦。各类磨损、腐蚀所引起的失效往往发生于材料机器构件的表面。为了提高零件的可靠性，延长使用寿命，研究人员开发了大批实用、先进的表面工程技术修复或强化零件表面，制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件防腐蚀、耐磨损等性能。非晶态合金由于金属原子的排列是长程无序的，不存在结晶金属存在的晶界、缺陷、偏析和析出物等，表现出各向同性。非晶态合金的这种结构决定了它具有许多晶态金属所不具备的优异性能，如高硬度、高强度及优异的耐磨、耐腐蚀性能。因此，从非晶合金性能优势的角度出发，作为功能材料具有更大的应用潜力。而将非晶合金与表面工程结合起来，采用现代先进热喷涂技术制备表面非晶涂层就是对非晶合金制备技术的新开拓。热喷涂技术的显著特点之一是喷涂粒子具有很高的冷却速度，单个熔融粒子的典型冷却速度大于106K/s，这就意味着每一个熔融粒子都是快淬材料，只要喷涂合金成分适宜，工艺适当，就能够形成非晶相。热喷涂技术作为最有希望的大面积非晶涂层制备方法之一已开始引起广泛关注。目前开发出的非晶涂层体系中Fe基和Ni基是最为合适的表面防护涂层材料，但是从实用角度考虑，Ni基涂层高昂的成本限制了其大范围的推广应用，而Fe基非晶合金涂层在保持优异的耐磨耐腐蚀性能的同时，又具有较高的性价比，更适合于作为表面防护涂层材料而得到推广应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电弧喷涂制备非晶纳米晶涂层的粉芯丝材及涂层的制备工艺，所述的粉芯丝材经过电弧喷涂制备的涂层具有低氧化物含量，高结合强度，耐磨和耐蚀性能好。本专利技术提供的电弧喷涂制备含非晶纳米晶涂层的粉芯丝材，由304L不锈钢外皮包覆粉芯组成，所述的粉芯组成(质量百分比含量)为:C:0.3-1.0%, B:4-7 %, Si:1-3%, Cr: 12-16 %，Al: 17-23 %，混合稀土: 1-2 %(其中混合Re由质量百分含量为25?28%的La ;48?52%的Ce ; 14?17%的Nb和4?6%的Pu组成)，Fe余量。本专利技术粉芯丝材的制备方法，包括以下步骤:1、将0.3X 1mm的08F低碳钢带轧成U型，再向U型槽中添加上述粉芯成分，填充率为32?35%。2、将U型槽合口，使粉芯成分包裹其中，通过拉丝模逐级拉拔、减径，最终使直径达到2.0mm。3、涂层的制备工艺为:首先在经喷砂粗化处理的45钢基体表面采用机器人自动化高速电弧喷涂系统制备涂层，喷涂电流160?200A ;电压32?36V ;喷涂距离160mm?200mm ;压缩空气压力0.7MPa，喷涂角度90°。本专利技术的优点:使用本专利技术粉芯丝材，及相应的喷涂工艺，采用电弧喷涂技术可以在钢基体的零部件表面制备低孔隙率(< 5% )、低氧化物含量、硬度较高(> 700HVai)、结合强度较高(>40MPa)、含非晶纳米晶结构的电弧喷涂层。并且，本专利技术制备的涂层耐磨和耐蚀性能好。【附图说明】图1为实施例1制备的涂层的X射线衍射图谱，实例I制备涂层XRD衍射结果。图2复合涂层界面结合强度测试结果。图3复合涂层截面硬度测试结果。图4复合涂层孔隙率测试结果。【具体实施方式】实施例11、粉芯丝材的制备将1mmX0.3mm(宽度为1mm,厚度为0.3mm)的314L不锈钢带轧成U型，再向U型槽中添加混合粉芯成分，粉芯填充率为32%，将U型槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模逐级拉拔、减径，最终使直径达到2mm，所述粉芯中各成分的质量百分比为:C:0.5%, B:4%, Si:2%, Cr:12%, Al:17%，混合稀土:l_2%，Fe 余量。2、电弧喷涂层的制备对45钢板表面进行除油、除锈、除污等清洗，随后进行喷砂粗化处理，电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流:160A ;喷涂电压:34V ;压缩空气压力:0.7MPa ;喷涂距离:200mm。实施例21、粉芯丝材的制备将1mmX0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的314L不锈钢带轧成U型，再向U型槽中添加混合粉芯成分，粉芯填充率为33%，将U型槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模逐级拉拔、减径，最终使直径达到2mm，所述粉芯中各成分的质量百分比为:C:0.5%, B:4%, Si:2%, Cr:12%, Al:17%，混合稀土:1_2%，Fe 余量。2、电弧喷涂层的制备对45钢板表面进行除油、除锈、除污等清洗，随后进行喷砂粗化处理，电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流:180A ;喷涂电压:34V ;压缩空气压力:0.7MPa ;喷涂距离:180mm。实施例31、粉芯丝材的制备将1mmX0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的314L不锈钢带轧成U型，再向U型槽中添加混合粉芯成分，粉芯填充率为34%，将U型槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模逐级拉拔、减径，最终使直径达到2mm，所述粉芯中各成分的质量百分比为:C:1.0%，B:7%, Si:3%, Cr:16%, Al:20%，混合稀土:l-2%, Fe 余量。2、电弧喷涂层的制备对45钢板表面进行除油、除锈、除污等清洗，随后进行喷砂粗化处理，电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流:180A ;喷涂电压:35V ;压缩空气压力:0.7MPa ;喷涂距离:180mm。实施例41、粉芯丝材的制备将1mmX0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的314L不锈钢带轧成U型，再向U型槽中添加混合粉芯成分，粉芯填充率为35%，将U型槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模逐级拉拔、减径，最终使直径达到2mm，所述粉芯中各成分的质量百分比为:C:0.7%, B:6%, Si:2%, Cr:16%, Al:23%，混合稀土:1_2%，Fe 余量。2、电弧喷涂层的制备对45钢板表面进行除油、除锈、除污等清洗，随后进行喷砂粗化处理，电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流:200A ;喷涂电压:36V ;压缩空气压力:0.7MPa ;喷涂距离:200mm。不同实例制备涂层的性能分析本实施例1制备的涂层的X射线衍射图谱见图1。从图1中可以看出，制备的涂层在2Θ =45°位置有宽化的漫散峰存在，漫散峰上叠加有少量尖锐的晶体衍射峰，其强度和数量均较少，说名涂层中存在非晶相，涂层由非晶与晶体结构复合而成。通过Verdon方法对XRD衍射图进行Pseudo-Voigt函数拟合，然后对拟合曲线进行积分，计算涂层中的非晶相含量约64.3%。对不同实例制备的非晶/纳米晶涂层的截面硬度、结合强度、孔隙率和耐腐蚀性能进行测试，结果如下:1、复合涂层的界面结合强度测试结果根据分析本专利技术研制的复合涂层结合强度测试结果表明(如图2所示)，四种实例实施制备的涂层结合强度均高于既定的技术指标值(大于40MPa)，且高于传统的铁基涂层(3Crl3涂层)的结合强度(约28?30MPa)。2、复合涂层的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电弧喷涂制备非晶纳米晶涂层的粉芯丝材，由304L不锈钢外皮包覆粉芯组成，所述的粉芯组成(质量百分比含量)为：C：0.3‑1.0％，B：4‑7％，Si：1‑3％，Cr：12‑16％，Al：17‑23％，混合稀土：1‑2％(其中混合Re由质量百分含量为25～28％的La；48～52％的Ce；14～17％的Nb和4～6％的Pu组成)，Fe余量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯强，
申请(专利权)人：北京永聚河环保投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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