一种多主元合金材料涂层及其制备方法技术

一种多主元合金材料涂层及其制备方法，属于金属材料及其制备领域，其化学式为Al

Multi principal component alloy material coating and preparation method thereof

The invention relates to a multi principal component alloy material coating and a preparation method thereof, belonging to the field of metal materials and the preparation thereof, wherein the chemical formula is Al

【技术实现步骤摘要】
一种多主元合金材料涂层及其制备方法
本专利技术属于金属材料及其制备领域，具体涉及一种多主元合金材料涂层及其制备方法。
技术介绍
为了提高工具的耐磨性，将耐磨损的材料（如：碳化基、氮化基、硼化基、硅化基及氧化基超硬材料等）涂层应用在各类工具的基体上，这些涂层结构上可能包含一层或多层。如：钛铝镍(TiAlN)基的超硬材料涂层广泛地应用于改善刀具的磨损性能，不同的Al含量对于改善耐磨损和抗氧化产生了影响，以及氮化钛涂层中其他元素对耐磨损也有影响，尤其是利用PVD工艺生产的氮化钛涂层。传统的涂层的合金通常以一种或两种元素作为主元，通过添加特定少量的合金元素改善性能，但合金元素种类过多会导致金属间化合物尤其是脆性金属间化合物的出现，从而导致合金整体性能降低。多主元合金跳出了单一元素为主的传统合金的设计思想，依靠近等摩尔比多种金属原子混合形成合金。此类合金有可能在通过合金化和加工后形成新型显微结构并具有优异性能，从而冲破传统金属材料性能极限，满足工业技术发展对材料的更高需求。因此开发新型合金涂层不仅可以提高各类工具的耐磨性，还可以使其综合性能得到进一步优化，开发新型涂层用多主元合金具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种多主元合金材料涂层及其制备方法。实现本专利技术的技术方案是：一种多主元合金材料涂层，制备涂层用的多主元合金包括金属粉末和稀土氧化物，多主元合金的化学式为AlxCoCuFeyMnzNiRep，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2；0≤p≤0.5；且0.02≤x/(x+y+z+p+3)≤0.20；0.02≤y/(x+y+z+p+3)≤0.20；0.02≤z/(x+y+z+p+3)≤0.20；0≤p/(x+y+z+p+3)≤0.10；Re为Ce或Y。所述金属粉末的的纯度高于99.5%，所述稀土氧化物的纯度高于99.9%。所述的多主元合金材料涂层的制备方法，步骤如下：（1）将金属粉末和稀土氧化物置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在惰性气体环境下将球磨罐密封起来；（2）将步骤（1）密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为50~250rpm，时间为0.5-6h；（3）以步骤（2）混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，在80~120℃下烘干；（4）在步骤（3）中涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆电流120~137A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为120~180mm/min，熔覆完成得到多主元合金涂层。所述步骤（1）中惰性气体为氩气或氮气。所述步骤（3）中的基体为铝、铝合金、铜、铜合金、镍、镍合金、铁与铁合金中的任一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法能够获得成分均匀的多主元合金材料涂层，有效抑制金属间化合物的形成；该方法工艺简单，设备成本低，操作可控、生产效率高、适用材料范围广。附图说明图1是实施例1制备的多主元合金AlCoCuFeMnNiCe0.01的X射线衍射图谱。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。实施例1按化学式AlCoCuFeMnNiCe0.01分别称取0.43mol的铝粉、钴粉、铜粉、铁粉、锰粉与镍粉和0.0043mol的氧化铈，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%，氧化铈的纯度高于99.9%；将称量好的上述纯金属粉末和氧化铈置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有原料的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为150rpm，时间为2h；在上述均匀混料后的粉末中加入97wt%松节油透醇和3wt%乙基纤维素调制成糊状，预制于基体上，在90℃下烘干；在预制有原料的基体材料铝上进行等离子熔覆，熔覆电流130A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为160mm/min，熔覆完成即在基体上制备出所需的多主元合金涂层。实施例2按化学式Al0.1CoCuFeMnNiCe0.01分别称取0.043mol的铝粉、0.43mol的钴粉、铜粉铁粉、锰粉和镍粉与0.0043mol的氧化铈，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%，氧化铈的纯度高于99.9%；将称量好的上述纯金属粉末和氧化铈置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有原料的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为100rpm，时间为4h；在上述均匀混料后的粉末中加入97wt%松节油透醇和3wt%乙基纤维素调制成糊状，预制于基体上，在100℃下烘干；在预制有原料的基体材料铝合金上进行等离子熔覆，熔覆电流125A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为140mm/min，熔覆完成即在基体上制备出所需的多主元合金涂层。实施例3按化学式AlCoCuFe0.1MnNiCe0.01分别称取0.43mol的铝粉、钴粉、铜粉、锰粉和镍粉、0.043mol的铁粉与0.0043mol的氧化铈，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%，氧化铈的纯度高于99.9%；将称量好的上述纯金属粉末和氧化铈置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有原料的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为50rpm，时间为6h；在上述均匀混料后的粉末中加入97wt%松节油透醇和3wt%乙基纤维素调制成糊状，预制于基体上，在120℃下烘干；在预制有原料的基体材料铜上进行等离子熔覆，熔覆电流120A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为120mm/min，熔覆完成即在基体上制备出所需的多主元合金涂层。实施例4按化学式AlCoCuFeMn0.1NiCe0.01分别称取0.43mol的铝粉、钴粉、铜粉、铁粉和镍粉、0.043mol的锰粉与0.0043mol的氧化铈，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%，氧化铈的纯度高于99.9%；将称量好的上述纯金属粉末和氧化铈置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有原料的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为250rpm，时间为0.5h；在上述均匀混料后的粉末中加入97wt%松节油透醇和3wt%乙基纤维素调制成糊状，预制于基体上，在80℃下烘干；在预制有原料的基体材料铜合金上进行等离子熔覆，熔覆电流137A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为180mm/min，熔覆完成即在基体上制备出所需的多主元合金涂层。实施例4按化学式AlCoCuFeMnNi分别称取0.43mol的铝粉、钴粉、铜粉、铁粉、锰粉与镍粉，各种纯金属粉的纯度均高于99.5%；将称量好的上述纯金属粉末置于球磨罐中，加入适量的不锈钢球，然后在氮气环境下将放有原料的球磨罐密封起来；将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料，混料转速为250rpm，时间为2h；在上述均匀混料后的粉末中加入97wt%松节油透醇和3wt%乙基纤维素调制成糊状，预制于基体上，在100℃下烘干；在预制有原料的基体材料镍上进行等离子熔覆，熔覆电流125A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为120mm/min，熔覆完成即在基体上制备出所需的多主元合金涂层。实施例5按化学式Al0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多主元合金材料涂层，其特征在于：制备涂层用的多主元合金包括金属粉末和稀土氧化物，多主元合金的化学式为Al

【技术特征摘要】
1.一种多主元合金材料涂层，其特征在于：制备涂层用的多主元合金包括金属粉末和稀土氧化物，多主元合金的化学式为AlxCoCuFeyMnzNiRep，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2；0≤p≤0.5；且0.02≤x/(x+y+z+p+3)≤0.20；0.02≤y/(x+y+z+p+3)≤0.20；0.02≤z/(x+y+z+p+3)≤0.20；0≤p/(x+y+z+p+3)≤0.10；Re为Ce或Y。2.根据权利要求1所述的多主元合金材料涂层，其特征在于：所述金属粉末的的纯度高于99.5%，所述稀土氧化物的纯度高于99.9%。3.权利要求1所述的多主元合金材料涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）将金属粉末和稀土氧化物置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在惰性气体环境下将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志新，马明星，张文勇，彭竹琴，喻国敏，梁存，梅俊歌，郑壮壮，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41