超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112708883A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号202011525941.9(22)申请日2020.12.22(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人余焕骆宗安冯莹莹谢广明王明坤沈威(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)B22F7/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法(57)摘要一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)准备碳化硼陶瓷颗粒和铁基自熔性合金粉末作为原料；(2)准备经过表面处理形成待熔覆表面的钢基体；(3)将碳化硼陶瓷颗粒与铁基合金粉末放入球磨机进行干法球磨混合；(4)向混合粉末中加入粘结剂搅拌均匀至形成粘稠状膏体，涂覆在钢基体表面；(5)风干后再烘干；(6)真空熔覆然后随炉冷却。本发明的方法制备的涂层没有贯通全厚度的裂纹和微气孔，是一种连续密闭的涂层，可以显著提高机械部件的耐磨性能，延长服役寿命和安全性能。CN112708883ACN112708883A权利要求书1/1页1.一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)准备碳化硼陶瓷颗粒和铁基自熔性合金粉末作为原料；所述的碳化硼陶瓷颗粒的粒径10～40μm，所述的铁基合金粉末的粒径40～100μm；所述的铁基自熔性合金选用Fe60自熔性合金或Fe‑Cr‑C系合金；(2)准备经过表面处理形成待熔覆表面的钢基体；(3)将碳化硼陶瓷颗粒与铁基合金粉末放入球磨机进行干法球磨混合，球磨混合时间3～6h，球磨转速300～500rpm，获得混合粉末；球磨混合时碳化硼陶瓷颗粒的质量占碳化硼陶瓷颗粒和铁基合金粉末总质量的5～30％；(4)向混合粉末中加入粘结剂搅拌均匀至形成粘稠状膏体，然后涂覆在钢基体表面，在钢基体表面获得预制涂层；(5)将带有预制涂层的钢基体风干后，再烘干使粘结剂挥发，获得带有涂层前驱体的预涂覆钢基体；(6)将预涂覆钢基体置于真空炉进行真空熔覆，然后随炉冷却至常温，在钢基体表面获得碳化硼陶瓷颗粒增强铁基合金复合耐磨涂层。2.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于步骤(3)中，球磨混合时的球料比为2～3。3.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于步骤(4)中，粘结剂选用水玻璃、聚乙二醇、无水乙醇或饱和松香溶液。4.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于步骤(4)中，预制涂层的厚度1～4mm。5.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于步骤(6)中，进行真空熔覆时，控制真空炉内的压力≤5×10‑2Pa；先将预涂覆钢基体升温至300～400℃，保温30～60min，以保证残余粘结剂完全挥发；然后升温至铁基合金粉末熔点温度，使钢基体上的涂层前驱体处于熔融状态，并保温20～60min，完成真空熔覆。6.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的碳化硼陶瓷颗粒增强铁基合金复合耐磨涂层与钢基体之间冶金结合，形成结合界面；碳化硼陶瓷颗粒增强铁基合金复合耐磨涂层的厚度1～4mm。7.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的碳化硼陶瓷颗粒增强铁基合金复合耐磨涂层的基体为铁镍固溶体，增强相为未完全分解的碳化硼和共晶化合物；所述的共晶化合物包括富铬碳硼化合物和富铁碳硼化合物。8.根据权利要求1所述的一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的碳化硼陶瓷颗粒增强铁基合金复合耐磨涂层的显微硬度为500～1300HV。2CN112708883A说明书1/5页超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法技术领域[0001]本发明属于材料技术领域，具体涉及一种超硬碳化硼陶瓷增强铁基合金复合耐磨涂层的制备方法。背景技术[0002]全世界每年钢铁材料的消耗量中50％以上是由于磨损和腐蚀消耗掉的，总能量的1/3都消耗在摩擦上，摩擦导致机械能转化为内能以及磨损，从而导致零部件失效，造成巨大的经济损失；因此，提高材料表面的耐磨性能具有重大的社会效益和经济效益。表面改性技术成为近年来的研究重点，具体包括表面热处理技术、表面合金化技术及表面涂层技术；但表面热处理和表面合金化技术的表面强化程度有限，对于如矿山开采、石油钻探等