[发明专利]抗蚀耐磨非晶合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗蚀耐磨非晶合金涂层，其原料组分以质量分数计包括：Cr 16.0％～19.8％，Mo 22.6％～24.5％，C 4.2％～6.0％，B 0.8％～2.8％，Si 1.5％～3.8％，Ni 0.7％～2.2％，Fe余量。本发明采用采用真空气雾化法制备非晶合金粉末，然后再利用等离子喷涂制备非晶合金涂层，本发明成分设计合理，制备的涂层非晶含量高，缺陷少，制备成本低廉，无稀土元素，易于工业化生产，制备方法操作简捷，涂层中原位形成少量3～10nm的纳米晶，均布于非晶相中，显著改善非晶合金涂层的综合强韧性，本发明的非晶合金粉末及非晶合金涂层可用于金属构件表面抗蚀及耐磨防护。

技术领域

本发明涉及涂层领域，具体涉及一种抗蚀耐磨非晶合金涂层及其制备方法。

背景技术

在能源、化工、国防和船舶等领域中，部分设备部件长期满负荷的在高温、腐蚀和机械磨损的恶劣环境下运行，致使这些设备部件极易遭受损坏。由此引起的各类事故触目惊心，已经严重影响社会经济的发展。如何提高这些设备的可靠性和使用寿命，已成为上述行业提高经济效益及增强核心竞争力亟需解决的关键问题。采用先进表面技术对材料表面进行局部改性或防护是降低设备腐蚀磨损、提高其安全可靠性的较为经济且行之有效的途径。

非晶合金成分组织均匀、不存在位错、层错、晶界等晶体缺陷，具有高硬度、良好的耐磨耐腐蚀性能等优异的物理、化学和力学性能。常见的非晶合金有铁基、铝基、锆基、镍基非晶合金等。鉴于目前常用的设备以金属材料为主，铁基非晶合金具有开采、制备、推广成本低的优点而得到材料研究者的关注。然而由于非晶合金存在室温塑性较差，且大尺寸非晶合金较难制备的弊端，限制了其作为结构材料的应用。将非晶合金与先进表面技术相结合，突破非晶合金难以规模化制备的技术“瓶颈”，有效拓宽了非晶合金应用领域，制备性能优异的铁基非晶涂层，对零部件的再制造修复、防护与延寿具有重要的使用价值。

近年来，热喷涂制备非晶涂层具有成本低、效率高、环境友好等优势，但材料成分体系设计不尽合理，制备工艺尚未完善，制备过程涂层温度过高、冷速过慢，难以制备出高非晶含量的涂层，存在未融粒子、高孔隙率等缺陷严重影响涂层综合力学性能和耐腐蚀性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种抗蚀耐磨非晶合金涂层，解决现有涂层材料体系设计不合理，非晶含量低，缺陷高，耐磨性差的问题。

技术方案：本发明所述的抗蚀耐磨非晶合金涂层，其原料组分以质量分数计包括：Cr 16.0％～19.8％，Mo 22.6％～24.5％，C 4.2％～6.0％，B 0.8％～2.8％，Si 1.5％～3.8％，Ni 0.7％～2.2％，Fe余量。

抗蚀耐磨非晶合金涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用雾化法将原料组分混合制备得到非晶合金粉末，然后进行真空低温烘干处理；

(2)对工件待喷涂表面进行洁净化清理、喷砂粗化和预热处理；

(3)在经过步骤(2)处理的工件表面采用等离子喷涂的方法获得抗蚀耐磨非晶合金涂层。

其中，所述步骤(1)中原料为2～4cm的小块状或3～5mm颗粒混合体，原料纯度不低于99％，混合体装炉填充率不低于95％，然后采用电炉真空精炼，精炼温度为1600～1800℃，保温时间为4～6小时；然后转入中间包，通过氩气喷嘴形成液滴并在氩气保护气氛中冷却制备得到Fe基非晶合金粉末。所述非晶合金粉末呈规则的球形和非晶态特征，粒度为150目～500目。

为了在对基体进行喷砂处理时不易发生碎化形成不规则形状二次粒子嵌入基体，防止对金属基体产生过度的犁削损伤和成分污染，所述步骤(2)中采用的喷砂为10-50目的白刚玉或棕刚玉。所述步骤(2)中喷砂的压力和喷砂处理的时间分别为0.5～1.2MPa和2～5min。