[发明专利]一种碳化铌梯度复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种制备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铌涂层；

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；

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TiO₂0～2％，钛溶胶0～8％；

所述铌铁粉的粒度为60-80μm，纯度为85-95％；

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℃，升温速度控制在5℃/min，保温时间为60-150min；

复合耐磨碳化铌涂层总厚度为247.55-803.9μm；显微硬度高达1623-2600HV_0.05，所述涂层的耐磨性是基体的7.8-12.2倍。

2.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：

所述热处理过程中的保护气为氩气，气体流量为4-7ml/min。

3.一种权利要求1-2任一项所述方法制备的梯度复合涂层，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。

4.如权利要求3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。

5.如权利要求3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。

6.如权利要求3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。