一种碳化铌梯度复合涂层及其制备方法.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CN109252159A(43)申请公布日2019.01.22(21)申请号201811152126.5(22)申请日2018.09.29(71)申请人西安文理学院地址710065陕西省西安市雁塔区太白南路168号(72)发明人叶芳霞李苗苗(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人姚咏华(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C23C8/66(2006.01)C23C28/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种碳化铌梯度复合涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳化铌梯度复合涂层及其制备方法，将金属基体表面处理，配制增碳剂，在表面涂覆增碳剂和保温涂层，表层增碳，向金属基体表面送铌铁粉，预干燥激光扫描，多道搭接熔覆，保温，随炉冷却，得金属基体表面的复合耐磨碳化铌涂层。涂层包括致密的微纳米及微米NbC层及呈均匀分布的近球形和立方形的NbC颗粒分散层，呈均匀分布的近球形和立方形的NbC颗粒分散层依次呈梯度分布。可被施加于金属基体表面。本发明通过激光熔覆得到的金属基体与铌铁复合体，外引入外碳源，并加热、保温，在金属基体表面形成碳化物涂层，涂层与基体之间为冶金结合，结合力很强，大幅度提高了金属基体表面的耐磨性能。CN109252159ACN109252159A权利要求书1/2页1.一种梯度复合涂层，其特征在于，梯度复合涂层为碳化铌涂层，梯度复合涂层中第一涂层包括致密的纳米NbC；第二涂层包括致密的微纳米及微米NbC；第三涂层包括呈均匀分布的近球形和立方形的NbC颗粒，且所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层依次呈梯度分布。2.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第一涂层其平均厚度平均为18.55-60μm，其中致密的纳米NbC占所述第一涂层体积的80.5％-90％，晶粒尺寸为100-500nm。3.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第二涂层其平均厚度为29-110μm，其中致密的微纳米及微米NbC所述第一涂层体积的54-65％，颗粒尺寸为1-3μm。4.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第三涂层的平均厚度为200-633.9μm，其中近球形和立方形的NbC颗粒占所述第三涂层体积的40-60％，晶粒尺寸为3-5μm。5.如权利要求1至4中任一项所述的梯度复合涂层，其特征在于，梯度复合涂层总厚度为247.55-803.9μm；所述基体为低碳钢或低碳合金钢。6.一种制备如权利要求1所述梯度复合涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将基体表面除锈后，依次酸洗、打磨和酒精或丙酮超声清洗，所述基体为低碳钢或低碳合金钢；2)将除锈清洗后的低碳钢或低碳合金钢表面涂覆一层增碳剂，所述增碳剂用酒精或丙酮调至糊状后涂敷在所述基体表面；3)再在其上涂覆一层保温涂层；其中，保温涂层的厚度为1-2mm；4)将步骤3)中涂覆有保温涂层的金属基体放入高频感应器中进行表层增碳处理，表层增碳的温度控制在900-950℃之间，增碳时间为24-36h；5)将铌铁粉均匀覆盖在步骤4)中进行增碳处理后的所述基体上；6)将步骤5)中的所述基体放入烘箱中于70-100℃预干燥5-8min；7)将步骤6)中预干燥后进行增碳处理的金属基体置于工作台上，用二氧化碳激光器进行激光熔覆；激光熔覆的工艺参数如下：激光功率选用2200-3200W，扫描速度为5-8mm/s，扫描光斑尺寸为10mm×2mm，多道搭接率为25％-32％，熔覆层厚度控制在0.5-2.5mm；8)将步骤7)中激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉内进行热处理，最后随炉冷却至室温，获得所述低碳钢或低碳合金钢基体表面的复合耐磨碳化物涂层。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述增碳剂为HYCPC-01、HYCPC-02或HYCPC-03中的任意一种；增碳剂厚度为0.8-2mm。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述其保温涂层包括下述质量比的原料：九水合硅酸钠10％，去离子水30～40％，纳米SiO22～4％，空心陶瓷微珠8～25％，硅酸铝纤维3～9％，SiO2气凝胶浆料8～28％，六钛酸钾晶须0～2％，金红石型TiO2～2％，钛溶胶0～8％。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铌铁粉的粒度为60-80μm，纯度为85-95％。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤8)中热处理的工艺如下：激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉中从室温升温至1100-1200℃，升2CN109252159A权利要求书2/2页温速度控制在5℃/min，保温时间为60-150min；所述热处理过程中的保护气