[发明专利]一种镍铬硼硅和氮化钛耐磨涂层的制备方法

说明书

本发明为一种镍铬硼硅和氮化钛耐磨复合涂层的制备方法。该方法包括以下步骤：将NiCrBSi粉末和TiN粉末进行机械混合，得到混合粉末；其中，NiCrBSi粉末的质量为混合粉末总质量的75％～85％；然后在经过打磨处理的基体上进行等离子熔覆；得到厚度为1～2毫米的镍铬硼硅和氮化钛熔覆层。本发明避免了纯单质元素的使用，具有很好的经济性；得到的熔覆层和基体界面之间形成了新的物相并且界面结合紧密，具有优良的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及金属材料表面涂层技术领域，具体为一种镍铬硼硅和氮化钛(NiCrBSi+TiN)耐磨复合涂层的制备方法。本发明通过等离子熔覆方法制得的涂层具有优良的磨损性能，可以应用于对磨损有很高要求的气缸内壁、柱塞、轧辊等。

背景技术

机械设备的关键摩擦副零部件承受摩擦的损伤，从而引起零部件的过早失效。然而，一些设备中的关键摩擦零部件，如泵、液压系统、阀、齿轮、轴和螺旋桨。其安全性、可靠性和使用寿命在很大程度上取决于它们在恶劣的环境中摩擦的表现，因此当务之急是提高摩擦零部件的摩擦学性能，从而延长这些零部件的使用寿命。

在材料表面制备一种耐磨复合涂层是一种提高零件服役性能的便捷、高效的技术方法。而此时涂层作为零部件的保护或修复层，是工件磨损失效产生的主要部位，从而决定了工件在磨损状态下的服役性能。

因此，对粉末组分的选择以及对应的等离子熔覆工艺成为了关键。镍铬硼硅(NiCrBSi)耐磨涂层因为其具有良好的耐磨损等优异的性能而被广泛采用，该涂层通过组分中含有的Fe和C元素来实现涂层中形成硬质相等目的。但该方法形成的硬质相少且分布不均匀使涂层的硬度不足等不足，且界面结合强度低等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种镍铬硼硅和氮化钛耐磨复合涂层的制备方法。本发明利用现有的两种常见镍铬硼硅(其中镍铬硼硅粉末中各种元素的含量自主配置)和氮化钛物料，可以通过调整了粉末组分的组成和配比，采用等离子熔覆方法制备镍铬硼硅和氮化钛(NiCrBSi+TiN)耐磨复合涂层。本发明原料成本低，得到的涂层中，去除了普遍采用的Fe和C元素提高了涂层与基体之间的结合强度，增加了涂层的使用寿命。

本发明的技术方案为：

一种镍铬硼硅和氮化钛耐磨复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

第一步，配料：

将NiCrBSi粉末和TiN粉末进行机械混合，得到混合粉末；其中，NiCrBSi粉末的质量为混合粉末总质量的75％～85％；镍铬硼硅的粉末粒度为10～60μm；氮化钛的粉末粒度为1～10μm；

其中，NiCrBSi粉末中元素的质量百分组成为Cr为15％～18％、B为2％～3％、Si为2％～4％、Mn为1.5％～2.5％、Re为铈(Ce)元素，含量为0.5％～1％，余量为Ni；

第二步，制备镍铬硼硅和氮化钛(NiCrBSi+TiN)耐磨复合涂层

(1)首先将基体进行调质处理；

(2)对基体表面进行打磨处理；

(3)在经过打磨处理的基体上进行等离子熔覆；其中，混合粉末的送粉口位置距离喷嘴10～15mm，等离子熔覆电流50A，扫描速度为1.0mm/s，送粉速率0.8～1.0L/min，送粉气体为Ar气，送粉气流量为6L/min；得到厚度为1～2毫米的镍铬硼硅和氮化钛熔覆层；

所述的基体为碳素钢、合金钢或者铸铁。

所述的调质处理步骤具体为：首先进行淬火，淬火温度为830～850℃，然后高温回火2～3小时，高温回火温度为550～650℃，调质处理后洛氏硬度达到22～34HRC。

所述的表面打磨处理后基体表面粗糙度(Ra)为1.2～2.4μm。