一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法，属于表面工程技术领域，包括冶金结合形成在基体表面的纯镍过渡层和冶金结合形成在纯镍过渡层表面的铁基非晶涂层，铁基非晶涂层的表面经激光后重熔处理后的非晶含量大于60％，纯镍过渡层的存在降低了由于铁基非晶合金和基体27simn之间由于线膨胀系数差导致的热应力，从而降低铁基非晶涂层的表面缺陷发生率，防止在铁基非晶涂层制备的过程中裂纹的产生，而且，采用激光后重熔技术对铁基非晶涂层表面进行处理，进一步消除表面缺陷提高非晶含量，从而实现提高铁基非晶涂层耐蚀性能的需求，解决传统铁基非晶涂层制备方法所存在的缺陷，能够有效解决铁基非晶合金涂层在制备过程中的开裂现象。过程中的开裂现象。过程中的开裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及表面工程
，尤其涉及一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]液压支架活塞杆在实际工况服役条件下经常遭受腐蚀与磨损的威胁，采用表面工程技术在其表面制备耐蚀抗磨防护涂层是一种常见的工程技术手段。目前工业生产中常采用电镀技术对液压支架活塞杆进行表面处理，从而提高其工况服役下的使用寿命。
[0003]但电镀技术制备表面防护涂层存在以下技术弊端：首先，电镀制备的表面防护涂层与基体间主要为机械结合，结合强度低，同时电镀涂层常存在微裂纹等缺陷，造成所制备的防护涂层实际服役寿命短，每隔一段时间就需要重新进行镀层的制备，从而增加了生产成本，影响生产进度。
[0004]其次，电镀技术存在环境污染的问题，在镀层生产中使用的电镀液中含有难以处理的六价铬离子(Cr6+)，会对水体造成严重的污染，近年来随着国家对环保政策的收紧，电镀技术在世界多国都面临被禁用的局面，而我国各地也出台了相当多的限制性政策，未来在国内电镀技术也将面临被禁用的风险。
[0005]铁基非晶合金具备长程无序短程有序且无晶界位错等优点，表现出优异的耐蚀、耐磨及软磁性能，引起了多国科学研究者的关注。但非晶合金的室温脆性和尺寸效应导致其难以实现大尺寸工业化制备和应用，将铁基非晶合金制备成表面防护涂层用于工况服役零部件的表面防护，能够实现铁基非晶合金的工程化应用。
[0006]传统铁基非晶合金涂层的制备技术主要是热喷涂和传统激光熔覆，但它们均面临诸多技术弊端。首先，热喷涂技术获得铁基非晶合金涂层结合强度弱，同时内部致密度低，在实际严苛的服役环境下难以满足使用要求和安全保障。传统激光熔覆技术制备的铁基非晶合金涂层能够实现涂层与基体的冶金结合，同时铁基非晶合金涂层内部组织致密。但因为涂层受母材稀释率高和冷却速率慢等原因，导致获得铁基非晶合金涂层非晶含量低，结晶程度严重，难以发挥铁基非晶合金的优异性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法，旨在提高液压支架活塞杆的耐磨和抗腐蚀性能，解决传统铁基非晶涂层制备方法所存在的缺陷，发挥激光熔覆技术制备铁基非晶涂层的优势，能够有效解决铁基非晶合金涂层在制备过程中的开裂现象，有效的保护基体免受腐蚀磨损的威胁。
[0008]本专利技术提供的具体技术方案如下：
[0009]第一方面，本专利技术提供的一种梯度复合非晶铁基涂层包括冶金结合形成在基体表面的纯镍过渡层和冶金结合形成在所述纯镍过渡层表面的铁基非晶涂层，所述铁基非晶涂层的表面经激光后重熔处理后的非晶含量大于60％。
[0010]可选的，所述铁基非晶涂层的裂纹萌生率小于3mm/mm2。
[0011]可选的，所述铁基非晶涂层的表面经扫描速度为100mm/s～300mm/s的激光后重熔处理。
[0012]可选的，所述铁基非晶涂层的材质为铁基非晶粉末。
[0013]可选的，所述纯镍过渡层的厚度和所述铁基非晶涂层的厚度的比值为1:2～1:4，所述纯镍过渡层和所述铁基非晶涂层的总厚度为0.05mm～2.4mm。
[0014]第二方面，本专利技术实施例提供一种用于制备梯度复合非晶铁基涂层的方法包括：
[0015]采用激光熔覆工艺在基体表面制备一层纯镍过渡层，其中，所述纯镍过渡层的材质为纯镍金属粉，所述纯镍过渡层的韧性大于基体和铁基非晶涂层，所述纯镍过渡层的线膨胀系数大于铁基非晶涂层的线膨胀系数且所述纯镍过渡层的线膨胀系数小于基体的线膨胀系数；
[0016]将所述基体和所述纯镍过渡层加热至420℃～550℃并保温3小时～4小时进行去应力退火处理；
[0017]采用Fe基非晶粉末配合激光熔覆工艺在所述纯镍过渡层的表面制备Fe基非晶涂层；
[0018]采用激光重熔的方法对所述纯镍过渡层表面制备的Fe基非晶涂层的表面进行后处理，其中，激光重熔后处理过程中的冷却速率大于激光熔覆工艺的冷却速率。
[0019]可选的，所述激光重熔后处理过程中的扫描速度为100mm/s～300mm/s。
[0020]可选的，所述激光重熔后处理过程中的扫描速度为150mm/s～280mm/s。
[0021]可选的，所述激光重熔后处理过程中的扫描速度为200mm/s。
[0022]可选的，所述基体的材质为27SiMn，所述纯镍过渡层的线膨胀系数大于6.28
×
10
‑6K
‑1，所述纯镍过渡层的线膨胀系数小于11
×
10
‑6K
‑1。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术提供一种梯度复合非晶铁基涂层包括冶金结合形成在基体表面的纯镍过渡层和冶金结合形成在纯镍过渡层表面的铁基非晶涂层，铁基非晶涂层的表面经激光后重熔处理后的非晶含量大于60％，纯镍过渡层的存在降低了由于铁基非晶合金和基体27simn之间由于线膨胀系数差导致的热应力，从而降低铁基非晶涂层的表面缺陷发生率，防止在铁基非晶涂层制备的过程中裂纹的产生，而且，采用激光后重熔技术对铁基非晶涂层表面进行处理，进一步消除表面缺陷提高非晶含量，从而实现提高铁基非晶涂层耐蚀性能的需求，解决传统铁基非晶涂层制备方法所存在的缺陷，发挥激光熔覆技术制备铁基非晶涂层的优势，能够有效解决铁基非晶合金涂层在制备过程中的开裂现象，有效的保护基体免受腐蚀磨损的威胁。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为现有技术中的Fe基非晶涂层的开裂现象示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例的一种梯度复合非晶铁基涂层的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例的不同过渡层上制备铁基非晶涂层的表面宏观形貌；
[0029]图4为本专利技术实施例的预制热应力缓冲过渡层后的铁基非晶涂层表面裂纹统计图；
[0030]图5为本专利技术实施例的不同扫描速度重熔后的铁基非晶涂层表面形貌示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例的梯度复合非晶铁基涂层在不同扫描速度重熔后极化曲线示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度复合非晶铁基涂层，其特征在于，所述梯度复合非晶铁基涂层包括冶金结合形成在基体表面的纯镍过渡层和冶金结合形成在所述纯镍过渡层表面的铁基非晶涂层，所述铁基非晶涂层的表面经激光后重熔处理后的非晶含量大于60％。2.根据权利要求1所述的梯度复合非晶铁基涂层，其特征在于，所述铁基非晶涂层的裂纹萌生率小于3mm/mm2。3.根据权利要求1所述的梯度复合非晶铁基涂层，其特征在于，所述铁基非晶涂层的表面经扫描速度为100mm/s～300mm/s的激光后重熔处理。4.根据权利要求1所述的梯度复合非晶铁基涂层，其特征在于，所述铁基非晶涂层的材质为铁基非晶粉末。5.根据权利要求1所述的梯度复合非晶铁基涂层，其特征在于，所述纯镍过渡层的厚度和所述铁基非晶涂层的厚度的比值为1:2～1:4，所述纯镍过渡层和所述铁基非晶涂层的总厚度为0.05mm～2.4mm。6.一种用于制备梯度复合非晶铁基涂层的方法，其特征在于，所述方法包括：采用激光熔覆工艺在基体表面制备一层纯镍过渡层，其中，所述纯镍过渡层的材质为纯镍金属粉，所述纯镍过渡层的韧性大于基体和铁基非晶涂层，所述纯镍过渡层的线膨胀系数大于铁基非晶涂层的线膨胀系数且所述纯镍过渡层的线膨胀系数小于基体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王豫跃，牛强，张景纯，杨冠军，李长久，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：