[发明专利]一种耐磨防护复合涂层、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种耐磨防护复合涂层的制备方法，其特征在于包括：

采用超音速火焰喷涂技术，以NiCr-Cr₃C₂为喷涂粉末，在基体表面形成NiCr-Cr₃C₂涂层；其中，所述超音速火焰喷涂技术采用的工艺条件包括：燃烧室压力为0.88~1.58Mpa，喷涂距离为220~380mm，喷涂角度为60°~85°，氧气流量为700~900L/min，燃料流量为20~30L/min，送粉气体的压力为0.2~0.45MPa，送粉流量为30~100g/min，喷涂层数为1~2层，基体转速为280~550r/min；

以及，先采用多弧离子镀技术，以钒靶为靶材，保护性气体为工作气体，对基体施加负偏压，对钒靶施加靶电流，在所述NiCr-Cr₃C₂涂层表面沉积形成VN过渡层，所述多弧离子镀技术沉积VN过渡层采用的工艺条件包括：工作气体气压为0.2~0.5Pa，N₂为反应气体，流量为320~370sccm，沉积偏压为-30～-50V，钒靶的弧电流为50～70A，沉积温度为300～400℃；所述沉积的时间为5～12min；

之后再采用多弧离子镀技术，分别以钒靶和铝靶为靶材，保护性气体为工作气体，N₂和C₂H₂为反应气体，对基体施加负偏压，对钒靶和铝靶施加靶电流，于所述VN过渡层表面沉积形成VAlCN涂层，其中，所述多弧离子镀技术沉积VAlCN涂层采用的工艺条件包括：反应腔体内基底的真空度为3×10^-3 Pa～6×10^-3 Pa，工作真空度为0.2～0.5Pa，沉积偏压为-30～-60V，钒靶的弧电流为50～70A，铝靶的弧电流为30～50 A，反应腔体的温度为300～400℃，N₂流量为340~360sccm，C₂H₂流量在8~10min增加至50~80sccm；所述沉积的时间为75～92min；

所述耐磨防护复合涂层包括：依次形成于基体上的NiCr-Cr₃C₂涂层和VAlCN涂层，所述耐磨防护复合涂层还包括VN过渡层，所述VN过渡层形成于所述NiCr-Cr₃C₂涂层表面，所述VAlCN涂层形成于所述VN过渡层表面；所述耐磨防护复合涂层的厚度为70~190μm，所述NiCr-Cr₃C₂涂层的厚度为70~180μm，所述VAlCN涂层的厚度为2~4μm，所述VN过渡层的厚度为150~400nm，所述耐磨防护复合涂层在大气环境中的摩擦系数在0.2以下，硬度在22GPa以上，磨损率为10^-16m³/N·m量级。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述送粉气体为氮气。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于还包括：先对基体表面进行预处理，之后在所述基体表面形成所述的NiCr-Cr₃C₂涂层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述预处理包括清理处理和粗化处理，所述清理处理包括：对所述基体表面进行打磨处理；所述粗化处理包括：对所述基体表面进行喷砂处理。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述喷砂处理采用的原料为白刚玉砂，喷砂压缩空气的压力为0.2～0.4MPa，喷砂距离为120～150mm，喷砂角度为30°~50°，喷砂后基体表面粗糙度为2.5～3.5μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述预处理还包括：先对所述基体进行清洗，再进行所述喷砂处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述保护性气体为惰性气体。