【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面工程，具体涉及一种耐磨耐高温的热喷涂涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铸型和浇铸流道等高温铸造用构件在浇注过程中要经受高温金属熔体的连续冲刷，面临的工况极其苛刻，而保持接触金属熔体的构件内壁的完整性至关重要，高温铸造用构件的内壁一旦破损则会严重影响铸造生产的连续性、稳定性和安全性。
2、目前，高温铸造用构件的材质通常为铁基、镍基、钴基等耐高温合金，这些耐高温合金本身能够承受极端高温。然而，在实际生产过程中，高温铸造用构件的内壁所经受的环境变化多样且恶劣，构件内壁在冷热循环产生的内应力的作用下易发生部分剥落，而当构件的内壁出现剥落、裂纹、氧化等失效前兆时便需要及时对构件进行更换，但这无疑会直接导致生产成本的增加。
3、众所周知，高温铸造用构件的表面状态是决定铸造设备寿命的关键因素之一，而通过表面工程技术在构件的表面覆盖性能优异的涂层不仅能够显著延长构件的使用寿命，而且还能够大幅提升铸造设备的运行稳定性和生产质量。铸型和浇铸流道等高温铸造用构件失效通常是由热腐蚀、热冲击等造成的，而金属熔体中的未熔颗粒的冲刷作用也会加快构件失效。因此，高温铸造用构件表面所用涂层不仅需要具备耐高温性能，而且还需要具备一定的耐磨性能。然而，现有的铸造用耐高温涂层材料均无法兼具优异的耐高温性能和良好的耐磨性能，难以完全满足实际应用要求。
4、因此，开发一种兼具优异的耐高温性能和良好的耐磨性能的热喷涂涂层具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技
2、本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种耐磨耐高温的热喷涂涂层的制备方法包括以下步骤：
4、1)将耐高温合金粉末和金属陶瓷粉末混匀，耐高温合金粉末为nicraly粉末、cocraly粉末、nicocraly粉末中的至少一种，金属陶瓷粉末为碳化物基金属陶瓷粉末、氮化物基金属陶瓷粉末、硼化物基金属陶瓷粉末中的至少一种，得到混合粉末；
5、2)将混合粉末热喷涂在金属基体表面，即得耐磨耐高温的热喷涂涂层。
6、优选地，步骤1)所述耐高温合金粉末的粒径为5μm～50μm。
7、进一步优选地，步骤1)所述耐高温合金粉末的粒径为8μm～32μm。
8、优选地，步骤1)所述耐高温合金粉末呈球状或近球状。
9、优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末的粒径为5μm～50μm。
10、进一步优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末的粒径为9μm～22μm。
11、优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末呈球状或近球状。
12、优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末中的陶瓷相的直径为100nm～2000nm。
13、进一步优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末中的陶瓷相的直径为800nm～1000nm。
14、优选地，步骤1)所述金属陶瓷粉末中的陶瓷相呈球状或近球状。
15、优选地，步骤1)所述耐高温合金粉末的粒径大于金属陶瓷粉末。
16、优选地，步骤1)所述混匀的方式为球磨。
17、优选地，所述球磨在球磨机转速为100r/min～300r/min的条件下进行。
18、优选地，步骤1)所述混合粉末中耐高温合金粉末的质量百分含量为5％～95％。
19、进一步优选地，步骤1)所述混合粉末中耐高温合金粉末的质量百分含量为30％～70％。
20、优选地，步骤2)所述金属基体为铁基合金基体、镍基合金基体、钴基合金基体中的一种。
21、优选地，步骤2)所述金属基体进行过前处理，具体处理过程为：将金属基体依次用除油剂和去离子水进行超声清洗，再用喷砂系统对金属基体表面进行粗化，再用乙醇进行超声清洗。
22、优选地，步骤2)所述热喷涂的方式为超音速火焰喷涂。
23、一种耐磨耐高温的热喷涂涂层，其由上述制备方法制成。
24、优选地，所述耐磨耐高温的热喷涂涂层的厚度为50μm～500μm，孔隙率小于2％。
25、进一步优选地，所述耐磨耐高温的热喷涂涂层的厚度为80μm～400μm，孔隙率小于1％。
26、优选地，所述耐磨耐高温的热喷涂涂层的硬度大于600hv0.5。
27、进一步优选地，所述耐磨耐高温的热喷涂涂层的硬度≥650hv0.5。
28、优选地，所述耐磨耐高温的热喷涂涂层由金属陶瓷基质和分布在金属陶瓷基质中的耐高温合金粉末组成，金属陶瓷基质由粘接相和分布在粘接相中的硬质相组成。
29、优选地，所述金属陶瓷基质中的硬质相的质量百分含量为15％～85％。
30、一种高温铸造用构件，其表面覆盖有上述耐磨耐高温的热喷涂涂层。
31、优选地，所述高温铸造用构件为铸型、浇铸流道中的至少一种。
32、一种铸造设备，其包含上述高温铸造用构件。
33、本专利技术的原理：本专利技术的耐磨耐高温的热喷涂涂层由金属陶瓷基质和分布在金属陶瓷基质中的耐高温合金粉末组成，金属陶瓷基质由粘接相和分布在粘接相中的硬质相组成，金属陶瓷基质的硬度较高，具有良好的耐磨性能和抗腐蚀性能，但韧性较差，此外，金属陶瓷基质是热喷涂涂层的骨架，可以为热喷涂涂层提供大部分强度，而耐高温合金粉末的硬度较低、韧性好，填充在金属陶瓷骨架中不仅可以提升热喷涂涂层的致密程度，而且还能够在高温环境中为金属陶瓷基质提供应力缓释位点，提高热喷涂涂层的整体抗高温性能(不同于ni基合金作为金属陶瓷粘接相的结构)，最终在有效保留金属陶瓷耐磨性能优势的同时，极大地提升了金属陶瓷的耐高温性能。
34、本专利技术的有益效果是：本专利技术的耐磨耐高温的热喷涂涂层兼具优异的耐高温性能和良好的耐磨性能，用于铸型和浇铸流道等高温铸造用构件表面可以有效抵御金属熔体的侵蚀、高温与热震，可以使铸造设备的性能大幅提升，而且可以降低铸造设备的维护成本。
35、具体来说：
36、本专利技术的耐磨耐高温的热喷涂涂层中包含mcraly系列耐高温合金粉末(nicraly粉末、cocraly粉末、nicocraly粉末中的一种)，相较于wc/cr3c2-nicr、cr3c2-nicr等传统耐磨涂层材料而言，该材料具备更好的耐热腐蚀性能和抗热冲击性能，通过向金属陶瓷中引入耐高温合金相位点，在温度较高或温度剧烈变化时，热喷涂涂层中产生的内应力能够得到有效缓解，金属陶瓷基质本身具有较高的硬度和稳定性，使得热喷涂涂层能够具备耐磨耐热腐蚀性能，因此，金属陶瓷基质与耐高温合金相的相互配合，使得热喷涂涂层在应用过程中能够保障基底免于极端高温环境的侵蚀，相较于mcraly取代金属陶瓷粘接剂的方法，又兼具优异的耐磨性能与不沾性能，能够极大地提高铸造设备的使用寿命，保障在高温环境中生产作业的连续性、稳定性与经济性，对于冶金行业的生产具有重要意义。
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1.一种耐磨耐高温的热喷涂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述耐高温合金粉末的粒径为5μm～50μm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属陶瓷粉末的粒径为5μm～50μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属陶瓷粉末中的陶瓷相的直径为100nm～2000nm。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述混合粉末中耐高温合金粉末的质量百分含量为5％～95％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述热喷涂的方式为超音速火焰喷涂。
7.一种耐磨耐高温的热喷涂涂层，其特征在于，由权利要求1～6中任意一项所述的制备方法制成。
8.根据权利要求7所述的耐磨耐高温的热喷涂涂层，其特征在于：所述耐磨耐高温的热喷涂涂层的厚度为50μm～500μm，孔隙率小于2％。
9.一种高温铸造用构件，其特征在于，表面覆盖有权利要求7或8所述的耐磨耐
10.一种铸造设备，其特征在于，包含权利要求9所述的高温铸造用构件。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐高温的热喷涂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述耐高温合金粉末的粒径为5μm～50μm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属陶瓷粉末的粒径为5μm～50μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属陶瓷粉末中的陶瓷相的直径为100nm～2000nm。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述混合粉末中耐高温合金粉末的质量百分含量为5％～...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄继波，郝凯，刘海勇，湛欣，李卫清，曾德长，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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