[发明专利]一种镍铬碳化铬耐磨涂层的制备方法

说明书

本发明为一种镍铬碳化铬耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：第一步，将NiCr和Cr₃C₂的粉料按照配比混合均匀，经烧结处理后得到镍铬碳化铬粉末；第二步，制备镍铬碳化铬(NiCr‑Cr₃C₂)重熔涂层：1)喷砂预处理基体表面；2)对经过喷砂处理的基体进行等离子喷涂；3)对等离子喷涂后的涂层试样进行重熔前预热处理，然后采用钨极氩弧焊机进行TIG重熔处理，之后再进行重熔后保温处理，最终得到镍铬碳化铬耐磨重熔涂层；TIG重熔过程中采用氩气作为保护气体,其中，TIG重熔电流85‑100A，氩弧弧长2mm，氩气流量10L/min，重熔速度200mm/min，步长1.5mm；上述预热和保温的温度都是300℃，时间为两个小时。该方法使得涂层和基体之间的机械结合转变为冶金结合，涂层的力学性能及耐磨损性能提高。

技术领域

本发明涉及耐磨损涂层技术领域，具体为一种镍铬碳化铬(NiCr-Cr₃C₂)耐磨涂层的制备方法。

背景技术

磨损、腐蚀以及断裂是机械工程件的三大主要破坏形式。其中，由于材料磨损而造成工件失效的案例最多，每年与磨损有关的经济损失约占我国GDP的2％～7％，其涉及领域包括冶金、矿山、化工、建材及航空航天等。众所周知，材料的磨损与腐蚀大多发生在工件表面，大部分工况下，二者表现为互相促进的关系，这种协同关系将会加剧材料的失效。在实际工程应用中，人们通常采用合理的表面防护措施来改善材料的耐磨损、耐腐蚀性能，以期达到延长材料使用寿命的目的。

NiCr-Cr₃C₂涂层是一种性能优异的耐磨损、耐腐蚀涂层，具有典型的“硬质相+软基体”的耐磨组织，因此耐磨性良好，尤其适合在较高温度下使用。在发展新一代高效节能汽车和飞机发动机用耐磨材料中，这种涂层被认为是很好的候选材料之一。典型的应用是：燃煤锅炉炉管、热成型模、液压机阀门、发动机汽缸、活塞导轨、泵套等。要求工件有较高的耐高温、耐磨性能。常用的制备NiCr-Cr₃C₂涂层的方法为等离子喷涂，但由于等离子喷涂层与基体之间为机械结合，且裂纹、夹杂、孔隙等缺陷较多。范吉明等采用等离子喷涂方法制备镍铬碳化铬涂层并对工艺参数进行了优化，但涂层和基体之间的结合方式依旧是机械结合，裂纹、孔隙、夹杂等缺陷虽然减少，但依旧存在。这将使得涂层在实际应用中容易失效而降低寿命，涂层具有的优异性能并没有完全得到充分发挥。

研究表明，重熔处理对涂层进行表面改性和强化处理，可以消除涂层层状结构，改善涂层组织和性能，降低孔隙率，提高与基体界面的结合，进而在零件服役过程中延长其使用寿命。陆益军等采用激光重熔来对等离子喷涂镍铬碳化铬涂层进行重熔处理，制备出的镍铬碳化铬涂层与基体之间的结合方式有机械结合转变为冶金结合，且涂层内部缺陷减少，硬度提高，耐腐蚀性能得到改善。然而，激光重熔的设备成本高，且设备操作不便，对于大批量或大型零件的生产不适用。且激光的能量太高，重熔过后工件与室温相差过大，冷却过程中熔融的涂层由于过冷度太大易产生裂纹。

发明内容

本发明是以典型的镍铬碳化铬耐磨涂层为研究对象，研究一种镍铬碳化铬耐磨涂层的制备方法，使涂层裂纹、孔隙、夹杂等缺陷减少，充分发挥其优异性能。本发明是在喷涂的基础上做了钨极氩弧重熔处理，并进行了重熔前预热和重熔后保温处理，减少了裂纹的产生。该方法使得涂层和基体之间的机械结合转变为冶金结合，涂层内部缺陷减少，涂层的力学性能及耐磨损性能提高。

本发明的技术方案为：

一种种镍铬碳化铬耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将NiCr和Cr₃C₂的粉料按照配比混合均匀，粉末粒度为25～30μm，经烧结处理后得到镍铬碳化铬粉末；

第二步，制备镍铬碳化铬(NiCr-Cr₃C₂)重熔涂层：