[发明专利]一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法

说明书

本发明公开了一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法，属于高碳钢涂层技术领域；首先是用酸性溶液对高碳钢进行刻蚀处理，再通过添加LaCl溶液和通入纯氨气进行渗N和La，以对高碳钢进行处理；将含有二氧化硅粉末和三氧化二铝陶瓷粉末的涂层原料加入稀土氧化钐，得到稀土陶瓷涂层原料；将得到的稀土陶瓷涂层原料涂覆在处理后的高碳钢表面，烧结后得到成品；本发明利用刻蚀结合渗N和La技术，提高高碳钢表面强度和耐腐蚀能力，陶瓷涂层提高高碳钢的耐摩擦性能和表面硬度，扩大了高碳钢的使用范围和使用寿命。

技术领域

本发明属于高碳钢涂层技术领域，具体涉及一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法。

背景技术

金属材料的使用寿命一直受腐蚀、断裂和磨损三种失效形式的制约，从而造成了大量的生产浪费和生产成本的提高。对于如何提高金属材料的表面强度和耐腐蚀性能一直是科研工作站研究的热点。目前对于提高金属材料的表面强度和耐腐蚀能力的方法主要包括了表面喷涂，表面熔覆和表面渗层处理。而高碳钢材料主要用于制造弹簧和耐磨零件，对于如何提高高碳钢的使用寿命更应该受到越来越多的关注。其中表面烧结技术是目前发展较为成熟的方法，在高碳钢表面通过烧结的方法制备陶瓷涂层。烧结分为常压烧结和热压烧结等，但是这些方法容易造成涂层的致密度不好和造成增加生产成本等问题。而金属陶瓷复合粘结剂则有效的避免的此类问题，在保证烧结的涂层的致密度的基础上不增加生产成本，受到越来越多人的关注。

经过现有的技术和文献检索发现：专利CN1597617公开了一种烧结式金属粉末涂料及以其制备金属陶瓷防腐涂层的方法，它涉及一种环保型烧结式金属粉末涂料和以该金属粉末涂料制备金属陶瓷防腐涂层的工艺。本发明的涂料包括片状金属粉末、成型剂、烧结助剂和分散介质四种成分，其中各成分的重量百分比为：片状金属粉末32～65％、成型剂2～10％、烧结助剂0.001～0.01％、余量为分散介质，其涂层的制备方法为：a.配制金属粉末涂料；b.将分散好的金属粉末涂料涂敷于工件表面，恒温；c.然后升温、成型；d.降至常温后重复操作b和c步骤，活化烧结得到防腐涂层。

专利CN1361084公开了一种碳化钛金属陶瓷烧结同时与结构钢焊接方法，其Al、Ti在粘结相中按重量比计，含量为3～15份；调节硬质相TiC按体积比计，含量为50～75份，工艺中烧结阶段：清洁结构钢表面；将金属陶瓷粉末压坯直接放在结构钢的清洁表面；对金属陶瓷排粘：在300～600℃情况下去除成型剂；烧结保温：以10℃～15℃/min的速度升到烧结温度，保温，实现金属陶瓷烧结的同时与结构钢焊接成一体；以15℃～20℃/min的速度冷却；调质处理。

以上专利通过烧结的方式在工件表面制备陶瓷涂层，对于工件表面的耐摩擦，硬度和耐腐蚀能力均有一定的提高作用。但是均不能保证陶瓷涂层与工件基体的结合强度，不能保证涂层的致密度，可能在实际的使用过程中，造成涂层产生裂纹和剥落，影响使用寿命，增加生产成本。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，提供一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法。本发明主要的目的在于利用陶瓷涂层提高高碳钢的耐摩擦性能和表面硬度，扩大高碳钢的使用范围和使用寿命。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：

a）高碳钢刻蚀处理：将打磨清洗后的高碳钢放入硝酸和氢氟酸的混合溶液中，浸蚀60-90s，取出后烘干。

b）渗N和La：将烘干后的高碳钢置于真空炉中，并添加1.5-2g的LaCl溶液；再向真空炉中通入纯氨气，氨气的流速为80-100ml/min，炉内温度500-550℃，保持20h-22h，得到处理后的高碳钢。

c）涂层准备：将含有二氧化硅粉末和三氧化二铝陶瓷粉末的涂层原料球磨后加入1.6-1.7%的稀土氧化钐，并加入粘合剂混合均匀后得到稀土陶瓷涂层原料。