[发明专利]一种多主元合金刀具高耐磨涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多主元合金刀具高耐磨涂层及其制备方法，其化学式为Al_xCoCrFeMn_yTiR_z。其制备方法包括：按化学式称取金属粉末和稀土氧化物置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在惰性气体环境下将球磨罐密封起来混料；以混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，烘干；在涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆完成得到多主元合金涂层。本发明方法能够获得成分均匀的多主元合金材料涂层，可根据实际工况条件微调合金成分实现多种性能的组合，满足多种不同的使用环境；工艺与设备简单，成本低，生产效率高，适用材料范围广。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及多主元合金刀具高耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

机械加工过程中高速切削时，切削力和切削温度较高，容易发生磨损、破损、变形等导致刀具失效的情况，这就要求高速切削刀具应具备比普通刀具更高的综合性能，从而保证高速切削刀具的使用寿命、稳定性、精度和切削性能等。随着制造技术全球化趋势的快速发展，对机械加工行业切削技术的要求逐步提高。刀具涂层的出现使加工高效性、精确性、专业化程度都有利于制造业的进步，因为涂层刀具的出现可以满足上述要求，并在机械加工领域得到广泛的应用，得到世界各个国家的广泛关注。

各种高强度合金和冷硬铸铁的广泛应用，汽车发动机薄壁缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴的加工精度及效率要求的不断提高，这些都对高速切削技术提出了新要求。多主元高熵合金具有良好的耐磨性、抗高温回火稳定性、高强度、耐腐蚀等优点，多主元合金涂层不仅可以与多种基体材料进行有效的结合，提高涂层与基体之间的结合力，同时也可充分发挥多主元合金涂层的各种特性，且可根据实际工况条件需要微调多主元合金成分实现多种性能的组合，满足多种不同的使用环境。

等离子熔覆技术可在金属表面获得合金以及金属间化合物复合涂层，提高金属表面耐磨性，已广泛应用于电力、煤炭、冶金和机械等工业领域，显示出很好的发展潜力和应用前景。因此，开发一种高耐磨涂层用多主元合金粉末具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种多主元合金刀具高耐磨涂层及其制备方法，能够获得成分均匀的多主元合金材料涂层，可根据实际工况条件微调合金成分实现多种性能的组合，满足多种不同的使用环境；工艺与设备简单，成本低，生产效率高，适用材料范围广。

实现本发明的技术方案是：一种多主元合金刀具高耐磨涂层，涂层由多主元合金制成，多主元化学式Al_xCoCrFeMn_yTiR_z称配制金属粉末和稀土氧化物粉末，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤1.3；0.05≤z≤0.5；且0.02≤x/(x+y+z+3)≤0.30；0.02≤y/(x+y+z+3)≤0.30；0.01≤z/(x+y+z+3)≤ 0.10；R为Y或Tb。

所述金属粉末的纯度高于99.5%，所述稀土氧化物的纯度高于99.9%。

所述的多主元合金刀具高耐磨涂层的制备方法，步骤如下：

（1）将金属粉末和稀土氧化物置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在保护气体环境下将球磨罐密封起来；

（2）将步骤（1）密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料；

（3）以步骤（2）混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，在80~120℃下烘干；

（4）在步骤（3）中涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆电流120~137A，熔覆电压34V，等离子弧移动速度为120~180mm/min，熔覆完成得到多主元合金涂层。

所述步骤（1）中保护气体为氩气或氮气。