[发明专利]一种非晶涂层的制备方法

说明书

一种非晶涂层的制备方法，本发明属于非晶合金涂层的加工领域，具体提供了一种铁基非晶合金等离子喷涂耐磨涂层的制备方法。该方法由非晶粉体制备、喷涂前处理和等离子喷涂三个步骤组成，所得到的非晶涂层为高纯的非晶涂层，具有高致密度，高硬度，高耐磨性的特点。

技术领域

本发明属于非晶合金涂层的加工领域，具体的是铁基非晶合金等离子喷涂耐磨涂层的制备方法。

背景技术

铁基非晶态合金是一种新型的高新技术材料,因其具有独特的组织结构、优异的材料性能、并且制备工艺简单高效和应用前景极为广阔。随着对铁基非晶态合金基础研究的深入,制备工艺的成熟和产品开发的拓展,各类非晶态合金材料已经得到广泛应用。在铁基非晶合金带材发展突飞猛进时,面临的问题也随着而来。铁基非晶合金带材通过单辑平面流铸法生产过程中前后10％的带材因单边,毛刺,孔隙等缺陷而成废带材,如何将这些废带材发挥作用是企业在材料运用方面面对的又一难题。目前生产过程中废带材的通常是回炉再利用或者碾碎磨成粉制成磁粉芯,但成本偏高。

非晶合金具有优良的耐蚀、耐磨以及较高的强度、硬度及磁学性能。用等离子喷涂技术将非晶粉末喷涂在性能较差的金属表面上形成致密、结合强度较高的非晶涂层,是一种预想的将材料表面非晶化的好办法。由于等离子喷涂时溶粒的冷却速度可达到10⁵-10⁶K/S，故可在涂层中产生非晶态相的组织结构。

但由于非晶带材耐磨性高，不易球磨，球磨时间过长则会给非晶提供过多的能量易晶化，球磨时间过短则形不成粉体。并且等离子喷涂火焰温度高，持续时间长，使涂层极易晶化，降低力学性能和机械性能。

发明内容

本发明运用物理球磨法将铁基非晶废料制备成非晶粉体，不仅解决了铁基非晶合金废带材的二次利用问题,同时也解决了等离子喷涂领域对喷涂粉体的供求。而后通过调整后的等离子喷涂工艺制备出铁基非晶涂层，所得涂层重复性好、稳定性高，并且具有优异的力学性能和机械性能。

本发明包括：

1、非晶粉体的制备：

(1)热处理：对铁基非晶带材废料进行预热处理，使之结构松弛；

(2)物理球磨：对热处理后的铁基非晶带材废料进行球磨加工，得到符合喷涂粒径的非晶粉体；

2、喷涂前处理

(1)于喷涂基体底部加循环冷水，使基体保持温度80℃以下，起到激冷的作用，防止喷涂过程中由于基体过热产生晶化效果。

(2)调整喷涂出粉口位置，使出粉口在距离喷嘴23～33mm的轴线处，防止部分熔融的液滴在高温焰流中形核长大。

3、等离子喷涂

将球磨的非晶粉体通过等离子枪采用间接不间断的方式高温喷涂到球铁钢的基体表面。

上述步骤1-(1)中，将铁基非晶带材废料在通气管式炉中热处理，升温速度为10～30℃/min，保温温度是250～360℃，保温时间为0.5h～3h，保护气体为氩气，随炉冷却，保证铁基非晶带材产生脆化效果，且不发生晶化。

上述步骤1-(2)中，将热处理脆化后的铁基非晶带材废料放到行星式球磨机球磨8～12h，球料比为10：1～30：1(球磨罐为2L～3L的304不锈钢罐，磨球为304不锈钢球)，行星球磨机的公转为100～200r/min，自转为400～600r/min，球磨过程中，保持球磨罐中的氩气保护气氛，得到粉体，依次通过100目、200目和300目振动筛进行分级筛选，得到不同粒径的非晶粉体，各级粉体在球磨过程后不发生晶化。