一种耐磨耐腐蚀合金涂层及制备涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨耐腐蚀合金涂层及制备涂层的方法，该涂层由以下原料成分及含量制备而成：Cu 4‑10wt％、Cr 13‑20wt％、Zr 3‑8wt％、Ni 7‑15wt％、Y 1‑5wt％、B 0.5‑3wt％、Al 1‑4wt％、余量为Fe。本发明专利技术得到的涂层结合强度高，具有良好的耐磨耐腐蚀性能和较低的孔隙率，制备过程简单易行，有广泛的应用前景。

A Wear-Resistant and Corrosion-Resistant Alloy Coating and Its Preparation Method

The invention discloses a wear-resistant and corrosion-resistant alloy coating and a method for preparing the coating. The coating is prepared from the following raw material ingredients and contents: copper 4 10wt%, chromium 13 20wt%, Zr 3 8wt%, Ni 7 15wt%, Y 1 5wt%, B 0.5 3wt%, Al 1 4;wt%, and the remaining amount of Fe. The coating obtained by the invention has high bonding strength, good wear and corrosion resistance, low porosity, simple preparation process and wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐腐蚀合金涂层及制备涂层的方法
本专利技术属于涂层材料制备领域，具体涉及一种耐磨耐腐蚀合金涂层及制备涂层的方法。
技术介绍
工农业生产中，很多装备与构件服役于摩擦、腐蚀的复杂工况环境，需要良好的摩擦相容性，即不能强度硬度太低、极易造成自身磨损，也不可太高，造成对磨损工件的损伤，在工件表面制备高性能耐磨涂层是解决材料磨损的重要途径之一，近年来得到迅速发展，随着现代化进程的推进，工程机械、设备及构件的工作条件日益苛刻，如水轮叶片、采掘刀具等，不仅工作在强腐蚀环境中，同时又不断运动、转动，承受不同介质的冲击和磨损，大量金属构件因腐蚀和磨损而失效。因此发展金属表面防护和强化技术是各国普遍关心的问题，而采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果显然极不经济，甚至不可能实现，所以，研究和发展材料的表面处理技术具有重大技术和经济意义。现有常见的表面处理所形成的涂层或覆层要么没有足够的机械强度、耐磨性和结合强度，在受到长时间冲击和机械作用后，会很快磨损，甚至剥离而失去对基材的保护，要么制备过程繁琐复杂，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过设计合金配方及其具体制备过程，得到一种新的耐磨耐腐蚀合金涂层及其制备涂层的方法，本专利技术涂层材料得到的涂层与基体结合强度高，同时具有良好的耐磨耐腐蚀性能。为了实现本专利技术的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种耐磨耐腐蚀合金涂层，由以下原料成分及含量制备而成：Cu4-10wt％、Cr13-20wt％、Zr3-8wt％、Ni7-15wt％、Y1-5wt％、B0.5-3wt％、Al1-4wt％、余量为Fe。优选地，如上所述耐磨耐腐蚀合金涂层，由以下原料成分及含量制备而成：Cu6-8wt％、Cr15-17wt％、Zr5-7wt％、Ni9-12wt％、Y1.5-3.5wt％、B1.5-2.5wt％、Al1.5-2.5wt％、余量为Fe。优选地，如上所述耐磨耐腐蚀合金涂层，由以下原料成分及含量制备而成：Cu5wt％、Cr17wt％、Zr6wt％、Ni10wt％、Y2.5wt％、B2.0wt％、Al2.2wt％、余量为Fe。优选地，如上所述耐磨耐腐蚀合金涂层，杂质总含量≤0.05wt％。另外，本专利技术还提供以上述耐磨耐腐蚀合金涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)按比例称取原料粉末，放入球磨机中进行球磨，得到混合粉末；(2)将混合粉末在保护性气氛下进行气雾化处理，雾化温度1550-1700℃，筛分出粒径30-70微米的合金粉末；(3)基体预处理；(4)采用等离子喷涂法将步骤(2)得到的合金粉末喷涂到基体表面，得到涂层。进一步优选地，如上所述制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，步骤(1)中球磨时将粉末用无水酒精密封并抽真空，之后充入氩气，反复吸-冲气3-4次，之后进行球磨，球磨转速为300-500r/min，球磨时间6-8h。进一步优选地，如上所述制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，球磨结束后，将所得酒精与粉末的混合物置于真空干燥箱中进行干燥。进一步优选地，如上所述制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，干燥温度为30-60℃。进一步优选地，如上所述制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，步骤(3)基体预处理是指对基体表面采取喷砂粗化处理，使表面粗糙度Ra为10-15，再用无水乙醇对基体材料进行清洁并干燥。进一步优选地，如上所述制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，步骤(4)中等离子喷涂时送粉速率为30-50g/min，喷涂速度为20-40mm/min，喷涂距离为80-110mm。本专利技术相对于现有技术，具有如下技术效果：(1)本专利技术得到的涂层硬度高，达到574-623HV0.2，涂层与基体形成冶金结合，结合强度高，达到37-48MPa；(2)本专利技术得到的涂层摩擦系数和孔隙率低，摩擦系数仅仅为0.07-0.22，涂层孔隙率为0.35-0.74％；(3)本专利技术得到的涂层具有良好的耐腐蚀性，耐ASTMB117盐雾试验超过3140h；(4)本专利技术涂层材料制备容易获得，制备涂层的过程简单易行，在耐磨耐腐蚀防护领域有广泛的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的保护范围。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品，下述实施例中基体为碳钢材料，具体为304L不锈钢基体。实施例1耐磨耐蚀性涂层制备：步骤1：按Cu4wt％、Cr13wt％、Zr3wt％、Ni7wt％、Y1wt％、B0.5wt％、Al1wt％、余量为Fe的比例称量各原料粉末共500kg，将其放入行星球磨机中，在惰性气体保护下进行机械合金化，球磨时将粉末用无水酒精密封并抽真空，之后充入氩气，反复吸-冲气3-4次，之后进行球磨，球磨转速为300r/min，球磨时间8h，球磨结束后，将所得酒精与粉末的混合物置于真空干燥箱中在30℃下进行干燥；步骤2：将混合粉末在保护性气氛下进行气雾化处理，雾化温度1600℃，筛分出粒径30-70微米的合金粉末；步骤3：指对基体表面采取喷砂粗化处理，使表面粗糙度Ra为12，再用无水乙醇对基体材料进行清洁并干燥；步骤4：采用等离子喷涂法将合金粉末喷涂到基体表面，得到涂层，等离子喷涂时送粉速率为50g/min，喷涂速度为20mm/min，喷涂距离为100mm。实施例2耐磨耐蚀性涂层制备：步骤1：按Cu6wt％、Cr15wt％、Zr5wt％、Ni9wt％、Y1.5wt％、B1.5wt％、Al1.5wt％、余量为Fe的比例称量各原料粉末共200kg，将其放入行星球磨机中，在惰性气体保护下进行机械合金化，球磨时将粉末用无水酒精密封并抽真空，之后充入氩气，反复吸-冲气3-4次，之后进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间6h，球磨结束后，将所得酒精与粉末的混合物置于真空干燥箱中在40℃下进行干燥；步骤2：将混合粉末在保护性气氛下进行气雾化处理，雾化温度1700℃，筛分出粒径30-70微米的合金粉末；步骤3：指对基体表面采取喷砂粗化处理，使表面粗糙度为Ra等于10，再用无水乙醇对基体材料进行清洁并干燥；步骤4：采用等离子喷涂法将合金粉末喷涂到基体表面，得到涂层，等离子喷涂时送粉速率为40g/min，喷涂速度为30mm/min，喷涂距离为100mm。实施例3耐磨耐蚀性涂层制备：Cu5wt％、Cr17wt％、Zr6wt％、Ni10wt％、Y2.5wt％、B2.0wt％、Al2.2wt％、余量为Fe的比例称量各原料粉末共600kg，将其放入行星球磨机中，在惰性气体保护下进行机械合金化，球磨时将粉末用无水酒精密封并抽真空，之后充入氩气，反复吸-冲气3-4次，之后进行球磨，球磨转速为450r/min，球磨时间6.5h，球磨结束后，将所得酒精与粉末的混合物置于真空干燥箱中在35℃下进行干燥；步骤2：将混合粉末在保护性气氛下进行气雾化处理，雾化温度1700℃，筛分出粒径30-70微米的合金粉末；步骤3：指对基体表面采取喷砂粗化处理，使表面粗糙度为Ra等于12，再用无水乙醇对基体材料进行清洁并干燥；步骤4：采用等离子喷涂法将合金粉末喷涂到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨耐腐蚀合金涂层，其特征在于由以下原料成分及含量组成：Cu 4‑10wt％、Cr 13‑20wt％、Zr 3‑8wt％、Ni 7‑15wt％、Y 1‑5wt％、B 0.5‑3wt％、Al 1‑4wt％、余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐腐蚀合金涂层，其特征在于由以下原料成分及含量组成：Cu4-10wt％、Cr13-20wt％、Zr3-8wt％、Ni7-15wt％、Y1-5wt％、B0.5-3wt％、Al1-4wt％、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀合金涂层，其特征在于由以下原料成分及含量组成：Cu6-8wt％、Cr15-17wt％、Zr5-7wt％、Ni9-12wt％、Y1.5-3.5wt％、B1.5-2.5wt％、Al1.5-2.5wt％、余量为Fe。3.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀合金涂层，其特征在于由以下原料成分及含量组成：Cu5wt％、Cr17wt％、Zr6wt％、Ni10wt％、Y2.5wt％、B2.0wt％、Al2.2wt％、余量为Fe。4.根据权利要求1或2或3所述的耐磨耐腐蚀合金涂层，其特征在于：杂质总含量低于0.05wt％。5.一种如权利要求1或2或3所述的耐磨耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)按比例称取原料粉末，放入球磨机中进行球磨，得到混合粉末；(2)将混合粉末在保护性气氛下进行气雾化处理，雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晶，
申请(专利权)人：宝鸡市金得利新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61