一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层。本发明专利技术提供的复合涂层中采用交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层，其中MoNbTaTiZr层具有难熔高熵合金特有的属性，保证了涂层的耐磨和高温性能，Cr2AlC层具有MAX相，有利于降低涂层应力，增强韧性，配合交替层叠排列的多层涂层可以阻断柱状晶的贯穿性生长，阻止贯穿性缺陷存在，进一步提高涂层的耐磨和耐高温特性。实施例的结果表明，本发明专利技术提供的复合涂层的高温摩擦系数为0.48

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属表面涂层
，具体涉及一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]在重工业行业中，经常会使用高温反应锅炉、高温换热设备和工作在高温环境下的零部件，为了减少设备和零部件的高温损坏及磨损，通常会在这些设备和零部件的表面涂敷涂层。
[0003]目前，涂层主要有陶瓷涂层和金属涂层。陶瓷材料不易现场施工，且与设备或零部件材料的匹配性较差，易出现脱落的现象，影响抗高温和抗磨损的效果，故通常采用金属涂层。例如专利CN109280955A记载了一种耐高温耐磨MCrAlSiC涂层，包括抗高温氧化颗粒(CrAl合金颗粒或Cr颗粒和Al颗粒混合)，硬质耐磨颗粒(SiC)，包裹颗粒的基体(Ni，Co，Fe或其组合)。此涂层虽然在一定程度上提高了耐高温和耐磨性能，但是随着设备或零部件能级的不断提高，对涂层的性能提出了更高的要求，以往的耐磨耐高温的金属涂层已难以满足苛刻的应用需求。因此，有必要对金属涂层进行改进来进一步提高涂层的耐高温和耐磨性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法。本专利技术提供的复合涂层具备优异的耐磨和耐高温性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层。
[0007]优选地，所述MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的交替次数为1～20。
[0008]优选地，所述交替层叠排列的一个交替周期内MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的厚度比为(1：1)～(3：1)。
[0009]优选地，所述MoNbTaTiZr层中每种元素的原子含量独立地为5～25％。
[0010]优选地，所述Cr2AlC层中Cr的原子含量为40～55％，Al的原子含量为15～30％，C的原子含量为15～30％。
[0011]优选地，所述Cr2AlC层的相纯度为90wt％以上。
[0012]本专利技术还提供了上述技术方案所述耐磨耐高温复合涂层的制备方法，在基体上交替沉积MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层，所述MoNbTaTiZr层和所述Cr2AlC层的沉积独立地采用电弧离子镀技术。
[0013]优选地，所述MoNbTaTiZr层的沉积所用的靶材通过等离子转移弧技术制备得到。
[0014]优选地，所述MoNbTaTiZr层的沉积时的弧电流为60～80A。
[0015]优选地，所述Cr2AlC层的沉积时基底偏压为-80～-150V。
[0016]本专利技术提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层。本专利技术提供的复合涂层中采用交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层，其中MoNbTaTiZr层具有难熔高熵合金特有的属性，保证了涂层的耐磨和高温性能，Cr2AlC层具有MAX相，有利于降低涂层应力，增强韧性，配合交替层叠排列的多层涂层可以阻断柱状晶的贯穿性生长，阻止贯穿性缺陷存在，进一步提高涂层的耐磨和耐高温特性。实施例的结果表明，本专利技术提供的复合涂层的高温摩擦系数为0.48
±
0.08，硬度约为43.21GPa。
附图说明
[0017]图1为实施例1中MoNbTaTiZr难熔高熵合金熔覆层的形貌图；
[0018]图2为实施例1中MoNbTaTiZr层的靶材示意图；
[0019]图3为实施例1在基体上制备耐磨耐高温复合涂层的流程图；
[0020]图4为实施例1在基体上制备耐磨耐高温复合涂层的截面示意图；
[0021]图5为实施例1制备的耐磨耐高温复合涂层的截面形貌图；
[0022]图6为实施例1制备的耐磨耐高温复合涂层和对比例1制备的Cr2AlC涂层的高温摩擦系数曲线；
[0023]图7为实施例1制备的耐磨耐高温复合涂层的纳米压痕形貌；
[0024]图8为对比例1制备Cr2AlC涂层的纳米压痕形貌；
[0025]图9为对比例2制备的MoNbTaTiZr涂层的纳米压痕形貌；
[0026]图10为对比例2制备的MoNbTaTiZr涂层磨损率与基底偏压关系图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层。
[0028]本专利技术提供的耐磨耐高温复合涂层适用于任何基体。
[0029]在本专利技术中，所述MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的交替次数优选为1～20，进一步优选为2～10，更优选为5～8。在本专利技术中，所述MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的交替次数在上述范围内时，多层涂层可以阻断柱状晶的贯穿性生长，阻止贯穿性缺陷存在，进一步提高涂层的耐磨和耐高温特性。
[0030]在本专利技术中，所述耐磨耐高温复合涂层中MoNbTaTiZr层的总厚度优选为1～5μm，更优选为2～3μm，所述Cr2AlC层的总厚度优选为0.5～3μm，更优选为1～2μm；所述交替层叠排列的一个交替周期内MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的厚度比优选为(1：1)～(3：1)，更优选为2.5：1。在本专利技术中，所述交替层叠排列的一个交替周期内MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的厚度比在上述范围内时能够通过调整MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的厚度提高涂层的耐磨和耐高温性能。
[0031]在本专利技术中，所述MoNbTaTiZr层中每种元素的原子含量独立地优选为5～25％，更优选为10～25％。在本专利技术中，所述MoNbTaTiZr层由BCC基体和HCP第二相构成。
[0032]在本专利技术中，所述Cr2AlC层中Cr的原子含量优选为40～55％，更优选为45～50％；Al的原子含量优选为15～30％，更优选为22～28％；C的原子含量为15～30％，更优选为22～28％。在本专利技术中，所述Cr2AlC层的相纯度优选为90wt％以上。在本专利技术中，所述
MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的各原子含量在上述范围内时能够保证MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的性能，进一步保证涂层的性能。在本专利技术中，所述Cr2AlC层为MAX相，其晶体结构由近密堆积的Cr6C八面体层和Al原子层交替排列组成。
[0033]本专利技术提供的复合涂层中采用交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层，其中MoNbTaTiZr层保证涂层的耐磨和高温性能，Cr2AlC层具有MAX相，有利于降低涂层应力，增强韧性，配合交替层叠排列的多层涂层可以阻断柱状晶的贯穿性生长，阻止贯穿性缺陷存在，进一步提高涂层的耐磨和耐高温特性。
[0034]本专利技术还提供了上述技术方案所述耐磨耐高温复合涂层的制备方法，在基体上交替沉积MoNbTaTiZr层和所述Cr2AlC层，所述MoNbTaTiZr层和所述Cr2Al本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层。2.根据权利要求1所述的耐磨耐高温复合涂层，其特征在于，所述MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的交替次数为1～20。3.根据权利要求1所述的耐磨耐高温复合涂层，其特征在于，所述交替层叠排列的一个交替周期内MoNbTaTiZr层和Cr2AlC层的厚度比为(1：1)～(3：1)。4.根据权利要求1所述的耐磨耐高温复合涂层，其特征在于，所述MoNbTaTiZr层中每种元素的原子含量独立地为5～25％。5.根据权利要求1所述的耐磨耐高温复合涂层，其特征在于，所述Cr2AlC层中Cr的原子含量为40～55％，Al的原子含量为15～30％，C的原子含量为15～...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢仕芳，魏仕勇，谌昀，万珍珍，金莹，汪爱英，
申请(专利权)人：江西省科学院应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：