[发明专利]一种应用于阀体表面的高硬度、高耐磨复合涂层、制备方法及阀体

权利要求书

1.应用于阀体表面的高硬度、高耐磨复合涂层，其特征在于，包括黏附于阀体表面、且交替层叠的Si掺杂的W₂N层或Si掺杂的Mo₂N层、WC-AlMoCrFeNi复合层，所述WC-AlMoCrFeNi复合层为分散有WC颗粒的AlMoCrFeNi层，其中WC颗粒的质量百分含量为5-10％，其粒径为100-200目，余量为AlMoCrFeNi。

2.根据权利要求1所述的应用于阀体表面的高硬度、高耐磨复合涂层，其特征在于，所述高熵合金AlMoCrFeNi中各元素的含量以原子百分含量计为：Al:18-22％，Cr:18-22％，Mo:18-22％，Fe:18-22％，Ni:18-22％，其粒径为50-100目。

3.根据权利要求1所述的应用于阀体表面的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将阀体基材进行磨光、除油、酸洗、喷砂处理；

(2)采用激光熔覆技术将W与Si的混合粉末或Mo与Si的混合粉末熔覆在经步骤(1)处理后的阀体基材表面，熔覆后置于马弗炉中在700-850℃、惰性气体保护下保温15-30min，自然冷却至室温；再转入管式炉中于1000-1200℃、N₂与NH₃混合气体气氛下保温1-3h，得到Si掺杂的W₂N层或Si掺杂的Mo₂N层；

(3)将Al、Cr、Mo、Fe、Ni以近等摩尔比混合，得到多元混合粉末，在多元混合粉末内添加与WC颗粒进行球磨混合，得到含有WC的多元混合粉末；

(4)采用大气等离子喷涂技术将步骤(3)中制备的多元混合粉末喷涂在Si掺杂的W₂N层或Si掺杂的Mo₂N层表面，制备WC-AlMoCrFeNi复合层；离子喷涂后置于马弗炉中在350-500℃、惰性气体保护下保温15-30min，自然冷却至室温。

4.根据权利要求3所述的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，还包括步骤(5)：重复步骤(2)-(4)一次或多次，到多层层叠的复合涂层。

5.根据权利要求3所述的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体工艺如下：

磨光：采用100目—2000目砂纸逐级打磨至试样表面光亮、平整；

除油：将阀体基材置于酒精或丙酮中超声清洗除油；

酸洗：采用含5％氢氟酸、40％硝酸和55％去离子水的溶液去除基材表面的划痕与硬化层；

喷砂：喷砂磨料为棕刚玉，粒度为60-100目，喷砂时间为5-10s、喷砂距离30-60mm、气压0.5-1MPa。

6.根据权利要求3所述的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，阀体材料为20Cr、45钢或GCr15；所述步骤(3)中多元混合粉末的球磨参数为：在转速60-120rpm下混合1-2h；保护气体为氮气或氩气。

7.根据权利要求3所述的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)制备的Si掺杂的W₂N层或Si掺杂的Mo₂N层的厚度为50～150μm；步骤(4)制备的WC-AlMoCrFeNi复合层的厚度为40～100μm。

8.根据权利要求3所述的高硬度、高耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述激光熔覆条件为：激光功率为1.5-2kW，保护气体为氩气，其流量为100-150mL/min，送粉方式为同轴送粉，离焦量为45-50mm，光斑尺寸为4-5mm，扫描速度为15-20mm/s，搭接率为50-75％，送粉量为20g/min；管式炉保温温度为1000-1200℃，保温时间3-5h。