【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂层，尤其涉及一种高耐磨性镍基非晶复合涂层及其制备方法。
技术介绍
1、超音速火焰喷涂技术，通过特殊成分材料和喷涂工艺的选择，将材料从熔融状态下骤然降温到室温，快速冷却使金属液粒在喷涂凝固过程中将高温熔融状态下的非晶固化，阻止晶粒形成并延缓晶粒长大，促进非晶的形成。相较于其他热喷涂技术，超音速火焰喷涂火焰温度最低，粒子速度最高，从而具有较高的动能，粒子轰击基材时冲击动能转变为热能，同时颗粒充分变形，大幅度地提高了热喷涂涂层的结合强度，致密度和硬度，并减小甚至消除了涂层中的氧化物质量分数，被认为是工程化制备非晶涂层较为理想的技术。
2、镍合金非晶合金是最早应用于非晶合金材料之一，具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和弹性模量等优异的力学性能，是极具潜力的工程材料之一；相较于其他非晶合金，镍元素的耐腐蚀性赋予镍基非晶合金优异的耐腐蚀性能，在抗腐蚀性材料应用领域具有举足轻重的地位。采用超音速火焰喷涂技术，在工程结构材料表面涂覆一层镍基非晶涂层，增强材料耐磨损及耐腐蚀性能，应用前景十分广阔。但镍基非晶合金涂层在室温下变形易沿单一滑移带滑移发生脆断，是一种典型的脆性材料，抵抗裂纹扩展能力较差，裂纹一旦形成便会迅速扩展，导致涂层剥落，限制涂层的应用。第二相颗粒可诱发剪切带增殖且能够阻碍剪切带的运动，减缓脆性断裂的发生，提高材料的塑性变形能力。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，通过添加第二相颗粒，优化超音速火焰
2、一种高耐磨性镍基非晶复合涂层，由以下原料制备而成：cnt-wc复合粉末5%~25%，余量为镍基非晶合金粉末；所述cnt-wc复合粉末中1%为cnt，余量为wc合金粉末。
3、进一步的，所述cnt直径20~40nm，长度为10~30μm。
4、进一步的，所述wc合金粉末，粉末粒径为15~40μm。
5、进一步的，所述镍基非晶合金粉末为ni53nb20ti10zr8co6cu3，粉末粒径为25~55μm。
6、本专利技术所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，包括：
7、（1）制备cnt-wc复合粉
8、将wc和cnt粉末在无水乙醇中超声分散2h，然后以无水乙醇为介质进行球磨；
9、随后采用喷雾干燥工艺将球磨制备的悬浮液体，以无水乙醇作为介质，干燥成复合粉体；最后采用等离子球化对喷雾干燥造粒后的粉末进行球化处理；
10、（2）制备cnt-wc-镍基非晶复合粉
11、将（1）制备完成的cnt-wc复合粉与镍基非晶粉末进行球磨；
12、（3）烘干处理
13、将混合均匀的合金粉末放入烘箱进行烘干处理：烘干温度85℃~95℃，保温2.5~3.5h。
14、进一步的，步骤（1）中，所述球磨参数为：转速400 r/min，时间为 10h，球磨过程中每球磨30 min，停机30 min并改变球磨方向，依次循环直至球磨结束。
15、进一步的，步骤（2）中，所述球磨参数为：转速250 r/min；时间为4~6 h；球磨过程中每球磨30 min，停机 15 min，并改变球磨方向，依次循环直到球磨结束。
16、进一步的，所述涂层喷涂前，先使用无水乙醇清洗基体表面，然后采用采用粒度为200目的白刚玉对基体进行喷砂处理，喷砂距离为180～200mm，送粉转速设为12rpm；最后用高压空气枪把表面吹干净。
17、进一步的，所述基体表面清洗干净后，利用喷枪火焰对基体表面进行预热，预热温度180℃~250℃。
18、进一步的，喷涂条件为：采用超音速火焰喷涂，空气压力480~600kpa；丙烷压力510~600kpa；氮气压力130~180kpa；喷涂距离为150-300mm；喷枪速度为800~1000m/s；送粉速率为4-7r/min。
19、本专利技术的有益效果：
20、通过采用超声分散、球磨、喷雾干燥、等离子球化、球磨的组合工艺制备得到cnt-wc-镍基非晶合金混合粉末，粉末球形度较高，表面光滑且致密，流动性较好，超音速火焰喷涂要求。
21、通过配比不同含量的cnt-wc复合粉末，并优化超音速火焰喷涂工艺，制备出低孔隙率、高硬度、耐磨性十分优异的镍基非晶合金涂层，见图1，可以看出其晶体排列致密，孔隙率低，具有良好的屏蔽效果。
22、通过添加cnt-wc复合粉末，采用优化的超音速火焰喷涂工艺。第二相粒子溶解于基体，填充基体孔洞，降低镍基非晶合金涂层的孔隙率。当cnt-wc含量为15%时，非晶合金涂层的孔隙率为0.98%，降低51%。
23、通过添加cnt-wc复合粉末，采用优化的超音速火焰喷涂工艺，提高基体的硬度。当cnt-wc含量为20%时，非晶合金复合涂层硬度达到1131hv0.2，提高58%。
24、通过添加cnt-wc复合粉末，采用优化的超音速火焰喷涂工艺，复合涂层中镍基非晶合金基体与第二相粒子的弹性模量不同，在负载过程中两相界面产生应力集中，提高基体内的剪切带数量，从而提高镍基非晶合金塑性变形能力，此外第二相粒子能够阻碍剪切带的运动，减缓脆性断裂。添加第二相粒子提高镍基非晶合金涂层的变形能力，从而提高镍基非晶合金涂层的耐磨性。当cnt-wc含量为20%时，非晶合金复合涂层磨损率0.95×10-4mm3·n-1·m-1，降低56%。
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1.一种高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，由以下原料制备而成：CNT-WC复合粉末5%~25%，余量为镍基非晶合金粉末；所述CNT-WC复合粉末中1%为CNT，余量为WC合金粉末。
2.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述
3.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述WC合金粉末，粉末粒径为15~40μm。
4.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述镍基非晶合金粉末为Ni53Nb20Ti10Zr8Co6Cu3，粉末粒径为25~55μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述球磨参数为：转速400 r/min，时间为 10h，球磨过程中每球磨30 min，停机30min并改变球磨方向，依次循环直至球磨结束。
7.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，
8.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层喷涂前，先使用无水乙醇清洗基体表面，然后采用采用粒度为200目的白刚玉对基体进行喷砂处理，喷砂距离为180～200mm，送粉转速设为12RPM；最后用高压空气枪把表面吹干净。
9.根据权利要求8所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，所述基体表面清洗干净后，利用喷枪火焰对基体表面进行预热，预热温度180℃~250℃。
10.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层的喷涂条件为：采用超音速火焰喷涂，空气压力480~600KPa；丙烷压力510~600KPa；氮气压力130~180KPa；喷涂距离为150-300mm；喷枪速度为800~1000m/s；送粉速率为4-7r/min。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，由以下原料制备而成：cnt-wc复合粉末5%~25%，余量为镍基非晶合金粉末；所述cnt-wc复合粉末中1%为cnt，余量为wc合金粉末。
2.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述
3.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述wc合金粉末，粉末粒径为15~40μm。
4.根据权利要求1所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层，其特征在于，所述镍基非晶合金粉末为ni53nb20ti10zr8co6cu3，粉末粒径为25~55μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述球磨参数为：转速400 r/min，时间为 10h，球磨过程中每球磨30 min，停机30min并改变球磨方向，依次循环直至球磨结束。
7.根据权利要求5所述的高耐磨性镍基...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘运峰，周秉文，李晴，亚斌，孟令刚，张兴国，张维平，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：
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