[发明专利]一种钢表面原位陶瓷减磨涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种钢表面原位陶瓷减磨涂层，其特征在于：包括钢基体，所述钢基体表面具有由石墨烯、MoS₂、Al₂O₃和ZrO₂组成的陶瓷涂层；所述陶瓷涂层是通过钢表面Al-Zr合金层在Na₂MoO₄、Na₂S与石墨烯的混合水溶液经微弧氧化原位形成。

2.一种权利要求1所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对钢基体进行预处理，然后在丙酮中超声清洗，除油待用；

（2）将铝粉、锆粉混合，采用激光熔化沉积工艺，在氩气保护下对加热处理后的钢基体进行表面沉积，得到Al-Zr合金层，使合金层与钢基体间形成FeAl扩散层；

（3）配置一定浓度的Na₂MoO₄、Na₂S、Na₂SiO₃、NaOH、石墨烯的混合水溶液；

（4）将步骤（2）的具有Al-Zr合金层的钢基体置于步骤（3）的混合溶液中，利用超声场辅助微射流微弧氧化工艺进行氧化处理，在Al-Zr合金层表面原位形成具有润滑功能石墨烯/MoS₂复合强化的耐磨Al₂O₃/ZrO₂陶瓷涂层。

3.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，钢基体加热处理的温度为250~350℃。

4.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，混合的方式为通过氩气保护将一定流量比的铝粉、锆粉送至混粉器中进行混合。

5.根据权利要求4所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：铝粉与锆粉的流量比为4~10：1。

6.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，Na₂MoO₄、Na₂S、Na₂SiO₃、NaOH和石墨烯的质量比为6~10：10~20：6~15：1~1.5：0.1~1。

7.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，超声场频率为20～40 kHz，功率为80～120W；微射流流量为1～4m³·h^-1。

8.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，微弧氧化恒压电位为280～380 V。

9.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，预处理是指将钢采用砂纸打磨及金刚石研磨膏抛光至镜面。

10.根据权利要求2所述的钢表面原位陶瓷减磨涂层的制备方法，其特征在于：所述钢基体为模具钢、不锈钢或调质钢中的任意一种。