[发明专利]一种Cr3C2基耐磨涂层及超音速火焰喷涂制备方法与应用

说明书

本发明属于金属结构零件表面修复与强化领域，涉及一种Cr₃C₂基耐磨涂层配方及超音速火焰喷涂制备方法，配方的主要成分包括：以质量百分比计，68‑72％Cr₃C₂(粒度1‑10μm)，17‑18％％NiCr，10‑15％TiC(粒度10‑100nm)。本发明提出的Cr₃C₂基耐磨涂层配方中含有纳米TiC硬质相颗粒，与微米级Cr₃C₂颗粒共同组成纳、微米硬质相复合增强粉末，改善了涂层的微观组织、结构，对涂层起到“钉扎”作用。同时协同阻碍了裂纹的扩展路径。另外，纳米TiC硬质相颗粒不仅强化了涂层中的金属组织，而且抑制了Cr₃C₂颗粒的剥落。本发明采用超音速火焰喷涂制备工艺，对零件表面热影响很小，且涂层中分布着纳、微米硬质颗粒，微观组织、结构优异，脱碳率低，具有良好的耐磨性，操作方便制备成本低，适宜广泛推广应用。

技术领域

本发明属于金属结构零件表面修复与强化领域，具体涉及一种Cr₃C₂基耐磨涂层配方及超音速火焰喷涂制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

Cr₃C₂基耐磨涂层以Cr₃C₂-NiCr涂层为代表，广泛应用于摩擦磨损服役环境下金属结构零件的表面修复与强化。但随着服役环境的不断严苛，对涂层的耐磨性要求也不断提高，常规Cr₃C₂-NiCr涂层的服役性能不能满足实际需求，导致事故发生率上升。因此，对Cr₃C₂基耐磨涂层进行增强改性，开发新的涂层配方具有重要意义。

目前，对Cr₃C₂基耐磨涂层的增强改性研究较少，特别是通过添加纳米硬质相颗粒增强改性方面鲜有人研究。热喷涂技术包含电弧喷涂、爆炸喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等，每种技术都有其各自的特点，喷涂所适用的涂层粉末材料也不同。

发明内容

本发明的目的是为提高常规Cr₃C₂基耐磨涂层的耐磨性，提供一种Cr₃C₂基耐磨涂层配方及超音速火焰喷涂制备方法，操作方便，性能优异。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种Cr₃C₂基耐磨涂层，由如下质量百分数的原料制备而成：68-72％Cr₃C₂，17-18％NiCr，10-15％TiC，各原料的质量百分数之和为100％；

其中，Cr₃C₂为微米级，TiC为纳米级。

本发明研究发现：Cr₃C₂基耐磨涂层配方中含有纳米TiC硬质相颗粒，与微米级Cr₃C₂颗粒共同组成纳、微米硬质颗粒复合增强粉末，改善了涂层的微观组织结构，对涂层起到“钉扎”作用，同时协同阻碍了裂纹的扩展路径。另外，纳米TiC硬质相颗粒不仅强化了涂层中的金属组织，而且抑制了Cr₃C₂颗粒的剥落。这种纳、微米硬质颗粒的复合组织结构使得涂层具有优异的耐磨性，同时兼有良好抗裂纹性能。

本发明的第二个方面，提供了一种Cr₃C₂基耐磨涂层的超音速火焰喷涂制备方法，包括：