[发明专利]一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层。本发明提供的复合涂层中采用交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层，其中MoNbTaTiZr层具有难熔高熵合金特有的属性，保证了涂层的耐磨和高温性能，Cr₂AlC层具有MAX相，有利于降低涂层应力，增强韧性，配合交替层叠排列的多层涂层可以阻断柱状晶的贯穿性生长，阻止贯穿性缺陷存在，进一步提高涂层的耐磨和耐高温特性。实施例的结果表明，本发明提供的复合涂层的高温摩擦系数为0.48±0.08，硬度约为43.21GPa。

技术领域

本发明属于金属表面涂层技术领域，具体涉及一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法。

背景技术

在重工业行业中，经常会使用高温反应锅炉、高温换热设备和工作在高温环境下的零部件，为了减少设备和零部件的高温损坏及磨损，通常会在这些设备和零部件的表面涂敷涂层。

目前，涂层主要有陶瓷涂层和金属涂层。陶瓷材料不易现场施工，且与设备或零部件材料的匹配性较差，易出现脱落的现象，影响抗高温和抗磨损的效果，故通常采用金属涂层。例如专利CN109280955A记载了一种耐高温耐磨MCrAlSiC涂层，包括抗高温氧化颗粒(CrAl合金颗粒或Cr颗粒和Al颗粒混合)，硬质耐磨颗粒(SiC)，包裹颗粒的基体(Ni，Co，Fe或其组合)。此涂层虽然在一定程度上提高了耐高温和耐磨性能，但是随着设备或零部件能级的不断提高，对涂层的性能提出了更高的要求，以往的耐磨耐高温的金属涂层已难以满足苛刻的应用需求。因此，有必要对金属涂层进行改进来进一步提高涂层的耐高温和耐磨性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨耐高温复合涂层及其制备方法。本发明提供的复合涂层具备优异的耐磨和耐高温性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐磨耐高温复合涂层，包括交替层叠排列的MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层。

优选地，所述MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层的交替次数为1～20。

优选地，所述交替层叠排列的一个交替周期内MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层的厚度比为(1：1)～(3：1)。

优选地，所述MoNbTaTiZr层中每种元素的原子含量独立地为5～25％。

优选地，所述Cr₂AlC层中Cr的原子含量为40～55％，Al的原子含量为15～30％，C的原子含量为15～30％。

优选地，所述Cr₂AlC层的相纯度为90wt％以上。

本发明还提供了上述技术方案所述耐磨耐高温复合涂层的制备方法，在基体上交替沉积MoNbTaTiZr层和Cr₂AlC层，所述MoNbTaTiZr层和所述Cr₂AlC层的沉积独立地采用电弧离子镀技术。

优选地，所述MoNbTaTiZr层的沉积所用的靶材通过等离子转移弧技术制备得到。

优选地，所述MoNbTaTiZr层的沉积时的弧电流为60～80A。

优选地，所述Cr₂AlC层的沉积时基底偏压为-80～-150V。