一种碳化钽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CN109252158A(43)申请公布日2019.01.22(21)申请号201811151599.3(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(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)发明名称一种碳化钽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钽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，向金属基体表面送钽铁粉，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钽涂层。涂层包括致密的纳米TaC层和微纳米及微米TaC层；呈均匀分布的TaC分散层。涂层与基体之间为冶金结合，结合力很强，大幅度提高了低碳钢或低碳合金钢基体表面的耐磨性能。CN109252158ACN109252158A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钽涂层，梯度复合涂层中第一涂层包括致密的纳米TaC层；第二涂层包括致密的微纳米及微米TaC层；第三涂层包括呈均匀分布的TaC分散层，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，所述第一涂层的平均厚度为84.9-226.42μm，其中致密的纳米TaC层占所述第一涂层体积的70％-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，所述第二涂层的平均厚度为93.9-164.71μm，其中致密的微纳米及微米TaC层占所述第二涂层体积的40-60％，晶粒尺寸为500-1000nm。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平均厚度为335.9-447.53μm，其中呈均匀分布的TaC分散层占所述第三涂层体积的30-50％，晶粒尺寸为1-3μm。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514.7-838.66μm。6.如权利要求5所述的梯度复合涂层，其特征在于，复合碳化物涂层的显微硬度达1100-2415HV0.1，所述涂层的耐磨性是基体的6.9-8倍。7.一种制备如权利要求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厚度为0.5-2mm的增碳剂，增碳剂包括石墨粉，所述石墨粉的粒度为600-1000目，纯度为85-95％；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)再在其上涂覆一层厚度为1-3mm保温涂层；4)将步骤3)中涂覆有保温涂层的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36-96h；5)将钽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50-60℃预干燥10-30min；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，激光功率选用1200-2000W，扫描速度为5-7mm/s，光斑尺寸为10mm×2mm，多道搭接率为20％-24％，熔覆层厚度控制在0.5-1.5mm；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。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述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7所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述钽铁粉的粒度为100-150μm，纯度为50％-60％。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤8)中，热处理的工艺如下：2CN109252158A权利要求书2/2页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1050-1250℃，升温速度控制在5-7℃/min，保温时间为30-120min；所述热处理过程中的保护气为氩气，气体流量为4-6ml/min。3CN109252158A说明书1/7页一种碳化钽梯度复合涂层及其制备方法技术领域[