【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂层，具体涉及一种耐磨防护复合涂层及其应用。
技术介绍
1、由于我国的能源结构及储量占比煤占绝对优势的情况下，煤化工工业尤其现代煤化工战略的实施有利于国家的能源安全，在国际石油价格居高不下的高油价时代，随着大型煤化工的建成投产，煤化工产品的竞争力也日益增强。采用煤转化高新技术实现煤炭的高效合理利用，实现经济最优化和环境友好。煤化工是以煤炭为主要原料通过多种工艺生产化工产品的行业。有别于传统的煤化工产业的“煤制油”为现代煤化工，如：煤气化制醇、醚燃料和煤制液化燃料。“煤制油”工艺技术：南非最早实现大规模新型煤化工的煤炭间接液化技术的大规模商业化应用。南非萨索尔(sasol)公司使用鲁奇气化炉和 f/t 合成反应器两类重要装置每年合成液化燃料产量约 1000 万吨。煤制油与石化制油在原理和工艺上有重大区别：1.原料：石化制油的原料是原油，而煤制油的原料是原煤；2.工艺：石化制油是液态原油的裂解过程，煤制油是原煤的气化过程或液化过程。同时现代煤化工采用相关新技术、新装备的应用，稳定的工艺使用，有利于煤转化率的提高，可进一步降低生产成本，总体有利于煤制油产业的工业化和商业化。
2、现代“煤制油”的工艺路线及方法是使用无特殊要求的原煤，通过一定的工艺加工方法将固态的煤转化转化为液态的石油产品，一般其工艺主要分直接液化和间接液化。直接液化是将磨成的煤粉与溶剂配制成油煤浆，然后在高温高压加氢处理的极端合成条件下转化成油品。间接液化先是煤粉在高温下气化，进一步催化加氢处理合成油品。两种工艺的条件都存在高温（350～48
3、但直接液化技术的苛刻条件使得阀门需要承受高温（可达480℃）、高压（可达30mpa）、临氢、走氧、易燃、易爆、腐蚀、磨损等的工艺特点，因而其结构形式主要为高温高压金属密封耐磨球阀。高温高压耐磨球阀的密封材料的设计及结构设计是此类阀门的技术难点，同时也是保证设备可靠性的关键点。
4、目前高温高压金属密封耐磨球阀依靠进口，价格昂贵。随着高参数、高性能阀门的国产化的需要，对高参数耐磨球阀该类阀门的开发就变得非常迫切，密封材料的选用与工艺实现变为迫切要求。在管道介质温度高，压力大和含有颗粒杂质时，须选用金属阀座密封的阀门，还需对球体密封面阀座密封面进行硬化处理，保证阀门满足规范中的阀门内漏要求，以延长阀座使用寿命。
5、总之，球阀的失效形式主要是在工作环境中表面的磨损和腐蚀引起的。上述工况要求苛刻的环境下，对其抗磨损性要求极高，同样在工程应用中不锈钢质的部件在承受载荷作用下，表面易引起疲劳，如齿轮的点蚀，其表面裂纹包括三个阶段：裂纹的萌生、裂纹的扩展和开裂剥落。在工况苛刻环境下使用的零部件长期稳定服役，需要在其表面制备高耐磨耐蚀涂层，有效地减少维修、节约材料、降低能源等方面有着重要的意义。
6、在煤制烯烃行业，黑水闪蒸工艺中，气化后的介质带动其中的固体颗粒会以较高的速度对阀门进行冲蚀作用。所以黑水调节工况中，大多采用陶瓷球阀。常用的材料有ni60、wc 、zr2o3增韧氧化铝陶瓷，材料硬度可达89hra以上，耐磨损和抗冲蚀的能力较强。以上方法制备的涂层性能单一，无法实现零部件在酸性环境下具有良好耐磨耐蚀性；类金刚石薄膜包括硬度和弹性模量较高的含氢类dlc膜，dlc膜的组成中含较高含量的氢，能够为dlc膜提供较强的内应力，内应力能够使dlc膜的交界面具有润滑作用，使dlc膜具有极高的耐磨性、低摩擦系数和表面抗磨损性能，但过多的氢元素会导致dlc膜的弹性模量和机体结合力的降低；类金刚石薄膜中还包括弹性模量和硬度更高的无氢tac涂层，是一种无氢碳元素涂层，其sp³与sp²键的比值较高。与其他dlc涂层相比，tac膜层具有更高的硬度和抗温性能，tac膜的摩擦系数较高。
7、但目前仍缺乏关于cr3c2-nicr涂层与tac涂层相结合的研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种耐磨防护复合涂层及其应用。
2、本专利技术的第一个方面是提供一种耐磨防护复合涂层，其包含cr3c2-nicr涂层和tac涂层，所述tac涂层位于cr3c2-nicr涂层外。
3、优选的，所述tac涂层包括nicr打底层、ti过渡层和碳镀层，nicr打底层位于cr3c2-nicr涂层和ti过渡层间，ti过渡层位于碳镀层与nicr过渡层间。
4、优选的，所述cr3c2-nicr涂层的厚度为70~150μm，所述tac涂层的厚度为5~8μm。
5、优选的，所述tac涂层采用电弧离子镀法制得。
6、优选的，所述tac涂层的制备包括如下步骤：
7、（1）对覆有cr3c2-nicr层的基材表面进行预处理；
8、（2）将预处理后的基材装入真空腔室，抽真空并加热，在偏压下对基体进行刻蚀清洗，去除表面附着的灰尘等杂质；
9、（3）刻蚀完成后，通入保护气体，先打开nicr合金靶沉积nicr打底层，后打开ti靶并沉积ti过渡层；最后打开石墨靶，沉积碳层，待涂层沉积结束后在基材表面得到tac涂层。
10、优选的，所述cr3c2-nicr涂层采用超音速火焰喷涂技术制得。
11、优选的，所述cr3c2-nicr涂层包括硬质相和粘接相，硬质相的含量为70~80wt%，粘接相的含量为20~30wt%。
12、本专利技术的第二个方面是提供一种如上所述的耐磨防护复合涂层应用于阀件表面。
13、优选的，所述阀件为球阀，并包括阀座和球体，所述耐磨防护复合涂层形成于阀座表面，所述球体表面形成有耐磨渗层，耐磨渗层的硬度为 1000～1300 hv，耐磨防护复合涂层的硬度为3000～3500 hv。
14、优选的，所述耐磨渗层为经pip复合处理在球体表面渗入非金属元素和微量金属元素，从而形成具有金属元素的氧化物和金属元素的碳氮化合物的复合渗层。
15、本专利技术的有益效果如下：
16、1）本专利技术利用超音速火焰喷涂技术喷制cr3c2-nicr涂层，该涂层集聚了cr3c2-nicr材料和超音速喷涂的优点，形成了一种具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐高温磨损和耐高温冲蚀、孔隙率低等优点的新型材料；进而利用电弧离子镀制备tac涂层，以nicr为打底层，ti为过渡层，具有沉积温度低、操作简便、适用性强的特点，能够改善cr3c2-nicr层与tac涂层两者成分迥异材料间的结合性能，cr3c2-nicr涂层在大气环境中的摩擦系数平均值0.4以上，磨损率10-14m3/n•m量级；而制备tac涂层后摩擦系数低至0.1以下，其硬度达hv3000，磨损率达10-18m3/n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：其包含Cr3C2-NiCr涂层和TaC涂层，所述TaC涂层位于Cr3C2-NiCr涂层外。
2.根据权利要求1所述的耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述TaC涂层包括NiCr打底层、Ti过渡层和碳镀层，NiCr打底层位于Cr3C2-NiCr涂层和Ti过渡层间，Ti过渡层位于碳镀层与NiCr过渡层间。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述Cr3C2-NiCr涂层的厚度为70~150μm，所述TaC涂层的厚度为5~8μm。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述TaC涂层采用电弧离子镀法制得。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于，所述TaC涂层的制备包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述Cr3C2-NiCr涂层采用超音速火焰喷涂技术制得。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述Cr3C2-NiCr涂层包括硬质相和粘接相，硬质相的含量为70~80
8.如权利要求1-7任一项所述的耐磨防护复合涂层应用于阀件表面。
9.根据权利要求8所述的一种应用，其特征在于：所述阀件为球阀，并包括阀座和球体，所述耐磨防护复合涂层形成于阀座密封面，所述球体表面形成有耐磨渗层，耐磨渗层的硬度为 1000～1300 HV，耐磨防护复合涂层的硬度为3000～3500 HV。
10.根据权利要求9所述的一种应用，其特征在于：所述耐磨渗层为经PIP复合处理在球体表面渗入非金属元素和微量金属元素，从而形成具有金属元素的氧化物和金属元素的碳氮化合物的复合渗层。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：其包含cr3c2-nicr涂层和tac涂层，所述tac涂层位于cr3c2-nicr涂层外。
2.根据权利要求1所述的耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述tac涂层包括nicr打底层、ti过渡层和碳镀层，nicr打底层位于cr3c2-nicr涂层和ti过渡层间，ti过渡层位于碳镀层与nicr过渡层间。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述cr3c2-nicr涂层的厚度为70~150μm，所述tac涂层的厚度为5~8μm。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于：所述tac涂层采用电弧离子镀法制得。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨防护复合涂层，其特征在于，所述tac涂层的制备包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种耐磨防护复合涂层...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶建中，张学东，邱晓来，樊永军，彭欣，王策，
申请(专利权)人：超达阀门集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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