一种碳化铬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CN109234733A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811151569.2(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.C23C28/00(2006.01)C23C8/66(2006.01)C23C24/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种碳化铬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铬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，向金属基体表面送铬铁粉，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铬涂层。涂层包括Cr7C3致密陶瓷层，还进一步包括颗粒状(Fe,Cr)7C3型碳化铬与基体的复合区，板条状(Fe,Cr)7C3型碳化铬与基体的复合区以及含碳量和含铬量较少的铁素体区，且依次呈梯度分布，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铬复合体，外引入外碳源，并加热、保温，在金属基体表面形成复合耐磨碳化铬涂层，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。CN109234733ACN109234733A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铬涂层，梯度复合涂层中第一涂层包括Cr7C3致密陶瓷层；第二涂层包括颗粒状(Fe,Cr)7C3型碳化铬与基体的复合区；第三涂层包括板条状(Fe,Cr)7C3型碳化铬与基体的复合区以及含碳量和含铬量较少的铁素体区；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，所述第一涂层平均厚度为25-54.55μm，其中Cr7C3致密陶瓷层占所述第一涂层体积的60-70％。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278.39-500μm，其中颗粒状(Fe,Cr)7C3型碳化铬占所述第二涂层体积的55-65％，碳化物晶粒尺寸为1-10μm。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183-633.9μm，其中板条状(Fe,Cr)7C3型碳化铬呈辐射状向基体方向生长，板条状(Fe,Cr)7C3型碳化铬占所述第二涂层体积的30-50％。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486.39-1188.45μm；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24-72h；5)将铬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)将骤5)中的所述基体放入烘箱中于40-60℃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扫描，激光功率选用2500-3200W，扫描速度为4-8mm/s，光斑尺寸为10mm×2mm，多道搭接率为20％-35％，熔覆层厚度控制在0.5-2mm；8)将步骤7)中激光熔覆后的试样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，获得所述金属基体表面的复合耐磨碳化铬涂层。7.根据权利要求1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；厚度为0.2-1.0mm。8.根据权利要求1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TiO20～2，钛溶胶0～8％。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铬铁粉的粒度为600-1000目，纯度为40％-60％。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1050-1200℃，升2CN109234