[发明专利]一种镍基非晶合金涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非晶涂层领域，特别涉及一种镍基非晶合金涂层的制备方法。

背景技术

与传统晶态合金材料相比，块体非晶合金材料在多项使用性能方面具有十分明显的优势，主要表现如下：(1)具有更为优异的力学性能，如高屈服强度、大弹性应变极限、屈服前基本上完全弹性、屈服时基本上完全塑性、无加工硬化现象、高疲劳抗力以及高耐磨性等。随着块体非晶合金系的不断涌现，金属材料的强度也不断被刷新，Mg块体非晶合金的强度从最初的600MPa，发展到了目前的800MPa，Cu基合金中Cu-Fe-Ta-B合金的强度达到了5000MPa，创造了自然界中金属材料强度最高记录。但是非晶合金需要极大的冷去速度，一般涂层加工方法难以满足。随着激光技术的发展，激光功率越来越大，能够获得的激光能量密度也越来越高，这为非晶合金材料的激光制备提供了坚实的硬件保障。

经对现有技术的文献检索发现，专利201510028097.1公开了一种热喷涂镍基自熔合金非晶涂层，是将镍基自熔合金制备为喷涂粉，采用热喷涂的方式将其喷涂在工件表面，形成所述镍基自熔合金非晶涂层。此种方法采用的合金为自熔性粉末，熔点低易形成非晶，单会导致孔隙率高易失效。专利201510745939.5公开了一种高热稳定性铁基非晶涂层及其制备方法：采用镍拉毛或者电弧喷涂Ni/Al的方式在基底材料上制备打底层，再采用电弧喷涂在打底层上沉积铁基非晶涂层。此种方法制备的涂层结合牢固，但是制备过程复杂，成本较高。所以目前急需开发一种直接制备高性能非晶合金涂层的方法。

专利201010246236.6铁基非晶涂层的激光制备方法，是熔覆和重熔结合，而本发明是直接熔覆，更加简单和方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基非晶合金涂层的制备方法，该制备方法不需要额外处理工艺辅助就可以获得致密的非晶合金涂层，而且涂层与基本的界面结合强度高，硬度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种镍基非晶合金涂层的制备方法，其步骤包括，

(1)将质量百分比为2％-5％钆单质粉末、3％-5％铌单质粉末、5％-15％硼单质粉末、12％-15％硅单质粉末、31％-35％铁单质粉末及30％-44％Ni单质粉末组成的熔覆合金粉末进行机械球磨、干燥；

优选的，将质量百分比为2％-5％钆单质粉末、3％-5％铌单质粉末、10％-12％硼单质粉末、12％-15％硅单质粉末、33％-35％铁单质粉末及30％-40％Ni单质粉末组成的熔覆合金粉末进行机械球磨、干燥。

(2)利用同步送粉激光熔覆技术，在氩气保护下进入激光辐射下的金属熔池，形成镍基非晶熔覆涂层；

激光熔覆技术工艺参数为，激光功率为12-14kW、光斑直径1-4mm、扫描速度7-10m/min、保护氩气流量为20-30L/min、送粉量为15-25g/min。

所述机械球磨的转速为600转/min，球墨时间为60分钟。

干燥的时间为45分钟，干燥的温度为150℃。

镍基非晶熔覆涂层的厚度为300-400微米，硬度为800-1000HV0.2。若涂覆层太厚容易引起熔覆层气孔、裂纹等缺陷；涂覆层太薄制备的熔覆层可能因为太薄而无实际应用价值。

所述步骤(2)中，激光熔覆技术工艺参数为，激光功率为12-13kW、光斑直径1.5-2mm、扫描速度8-9m/min、保护氩气流量为22L/min、送粉量为18g/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)熔覆粉末由单质粉末机械混合而成，工艺简单，粒径可控，成分调整灵活；

(2)同步送粉与激光同时耦合，充分利用激光的高能量密度特性与基体的自散热特征，获得大冷却速度形成非晶涂层，效率高、能耗低、步骤少；

(3)涂层与基体是冶金结合，界面结合强度高，而且涂层的硬度高，达到800-1000HV_0.2

(4)本方法不需要额外处理工艺辅助就可以获得致密的非晶合金涂层；

(5)本发明中的材料加入单质粉钆，因为稀土元素可以细化熔覆层晶粒，均匀化熔覆层合金元素分布，且稀土元素与合金中其它元素的混合热大部为负数，微量钆的加入可导致组元数的增加和各组元间强烈的结合力，可使过冷液态区内出现稳定的短程序结构，抑制非晶基体中晶体相的形核与长大，获得非晶含量高的涂层。

附图说明

图1为实施例1中的制得的熔覆涂层的形貌图。