[发明专利]一种制备碳化硼-钼复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硼涂层的制备方法，具体说，是涉及一种碳化硼-钼复合涂层的制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

陶瓷-金属复合涂层，如WC-Co，Cr₃C₂-Mo，Mo₂C-Mo等，近年来受到了人们越来越多的关注。这些复合涂层的出现为陶瓷涂层的结构改善提供了一种可能，且均表现出了比单纯陶瓷涂层更为优异的耐磨性能。碳化硼是一种共价键极强的非氧化物陶瓷，硬度极高，仅次于金刚石和立方氮化硼，是一种有希望广泛应用于抗摩擦磨损领域的涂层材料。金属钼具有硬度高、耐磨性好以及抗腐蚀、抗粘结和耐熔融铜、铁侵蚀等优良性能，并且其高导热率、低膨胀系数以及优异的抗热冲击性能等特点，使其成为现代工业重要的材料之一。钼涂层具有优异的抗粘着磨损能力，但在高载荷时涂层的耐磨性能较差；而碳化硼硬度高，具有优良的耐磨损性能。将钼与碳化硼进行复合，可以改善碳化硼纯涂层的抗粘着磨损能力，同时能够满足涂层在高载荷下的使用要求。另外，钼的热导率高于碳化硼，引入后将有利于摩擦过程中热量的扩散，进一步改善涂层的耐磨性能。但至今未见如何制备碳化硼-钼复合涂层的技术报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种制备碳化硼-钼复合涂层的方法，以实现碳化硼-钼复合涂层在耐摩擦磨损领域的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备碳化硼-钼复合涂层的方法，是采用真空等离子体喷涂技术在金属基材上喷涂B₄C-Mo复合粉体。

作为一种优选方案，所述的金属基材为不锈钢。

作为一种优选方案，进行真空等离子体喷涂的工艺参数如下：等离子体气体Ar流量为35～50标准升/分钟；等离子体气体H₂流量为8～18标准升/分钟；粉末载气Ar流量为2～4标准升/分钟；喷涂距离为120～250毫米；喷涂电流为600～700安培；喷涂压力为300～600毫巴；送料速率为15～30转/分钟。

作为一种优选方案，所述的B₄C-Mo复合粉体中的钼含量为5~15vol%(体积百分比)。

作为一种优选方案，所述的B₄C-Mo复合粉体是由碳化硼粉体和钼粉体采用机械球磨法制备而得。

作为进一步优选方案，所述碳化硼粉体的粒径为－325～＋1600目，所述钼粉体的粒径为－200～＋400目。

与现有技术相比，采用本发明方法制得的碳化硼-钼复合涂层的摩擦系数较纯B₄C涂层明显降低，耐磨性能得到了显著提高；而且，本发明的制备方法简单，可制得厚度达200μm以上的涂层，能满足在耐摩擦磨损领域的广泛应用要求，具有实用价值。

附图说明

图1为实施例1制备的B₄C-Mo复合粉体在形成涂层前后的XRD图谱，图中：a表示形成涂层前的粉体的XRD图谱；b表示形成涂层后的涂层的XRD图谱。

图2为实施例1制备的B₄C-Mo复合涂层的截面形貌扫描电镜照片。

图3为实施例1制备的B₄C-Mo复合涂层的表面形貌扫描电镜照片。

图4为实施例1制备的B₄C-Mo复合涂层与纯B₄C涂层在不同载荷作用下的摩擦系数曲线，图中：a表示纯B₄C涂层的摩擦系数与载荷的关系曲线；b表示B₄C-Mo复合涂层的摩擦系数与载荷的关系曲线。

具体实施方式

下面通过实施例及附图对本发明做进一步详细、完整地说明。

实施例1

a)制备B₄C-Mo复合粉体

按钼体积含量为10%分别称取粒径为－325～＋1600目的碳化硼粉体和粒径为－200～＋400目的钼粉体，在旋转式振动球磨机中机械混合，球磨罐旋转速度设定为400rpm，球料比（质量比）为2:1。球磨48h后，取下球磨罐，复合粉体经400目过筛，在干燥箱中于70℃烘干，备用。

b)制备涂层

1）对不锈钢基材进行预处理：将经喷砂(喷砂压强为0.2MPa)处理后的不锈钢圆片基材(Φ50mm×Φ6.5mm×7mm)置于无水乙醇溶液中超声5分钟，在100℃烘干1小时备用；