[发明专利]一种抗空蚀钴基涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗空蚀钴基涂层及其制备方法，所述抗空蚀钴基涂层由包括质量百分比分别为55～75wt％Co、25～35wt％Cr、0～3wt％Mo、1～5wt％Fe、0～5wt％B、1～3wt％Ni、0.5～2wt％C、2～10wt％W、0～2wt％Si、0～1wt％Nb组成的合金粉末经超音速火焰喷涂制备而成。本发明中的抗空蚀钴基涂层具有良好的抗空蚀性能，且本发明中抗空蚀钴基涂层的制备方法简单、易操作，喷涂后的钴基涂层不需要使用封孔剂，只需控制涂层表面的粗糙度即可提高涂层表面抗空蚀性能，成本较低。

技术领域

本发明属于合金涂层技术领域，具体地，本发明涉及一种抗空蚀钴基涂层及其制备方法。

背景技术

空蚀是发生在水利机械运行过程中一种常见的破坏现象，是由于液体内部压力急剧降低引起了液体局部气化形成大量微小气泡，气泡急速溃灭后对过流部件造成局部变形和质量损失，导致水力机械的工作效率降低，从而严重影响了设备的使用性能、服役寿命，甚至设备的安全运行，产生巨大的经济损失。

由于空蚀仅发生在设备的表面，而涂层防护技术是保护材料表面不受破坏并提高其表面性能的一个重要手段，因此，使用抗空蚀涂层材料涂覆在过流部件的表面，以提高其抗空蚀能力、延长寿命是目前技术比较成熟且经济效益高的方式。目前，常见的抗空蚀涂层主要包括合金涂层，陶瓷涂层和有机涂层。然而，不同类型的防护涂层仍然存在着各自的优缺点，例如，铁基合金涂层成本较低，但其抗空蚀性能一般；陶瓷涂层(包括氧化物和碳化物陶瓷涂层)硬度高，抗空蚀性能较好，但其塑性差，且易受孔隙率和硬质相脆性失效影响；有机涂层(包括低表面能防污涂层、结构仿生防污涂层等)韧性好，但是其制备工艺较为复杂，且硬度相对较低，导致抗空蚀性能较差，而且还存在着与基体结合力不强、容易发生脱落等问题。总之，目前已有的抗空蚀涂层的制备方法较为复杂繁琐，所制得的抗空蚀涂层存在硬度低、结合强度低，易脱落失效等问题，因此，亟需开发一种综合性能更加优越的抗空蚀涂层。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种抗空蚀钴基涂层及其制备方法。

本发明实施例一方面提出一种抗空蚀钴基涂层，该抗空蚀钴基涂层由包括质量百分比分别为55～75wt％Co、25～35wt％Cr、0～3wt％Mo、1～5wt％Fe、0～5wt％B、1～3wt％Ni、0.5～2wt％C、2～10wt％W、0～2wt％Si、0～1wt％Nb组成的合金粉末经超音速火焰喷涂制备而成。

本发明实施例通过优化抗空蚀涂层的组成成分及其含量，设计一种以金属Co为主要元素，Cr为次要元素，同时还添加有B、C等非金属元素的钴基合金涂层，该涂层具有良好的抗空蚀性能；且本发明实施例中抗空蚀钴基涂层的原料粉均为常规金属粉末或非金属粉末，无需控制粉末为非晶粉末或或纳米晶，原料易得。

本发明实施例抗空蚀钴基涂层中的金属Co具备低的堆垛层错能，在受到外力冲击的情况下更容易产生相变从而吸收更多能量，有效增长空蚀孕育周期，减小空蚀腐蚀破坏；还可以通过应力诱发相变强化，可抑制裂纹延展，进一步降低空蚀损伤；此外，金属Co还具备良好的润湿性，可以很好的结合涂层中的硬质相，有效防止涂层被高速水流冲刷剥落。其次，高含量的金属Cr可以结合碳元素形成Cr₇C₃、Cr₂₃C₇等硬度很高的硬质相，起到弥散强化作用；且金属Cr还可与Ni、Co等元素形成固溶强化，进一步提高涂层的强度。其它元素如金属W为硬质颗粒，可以增加涂层的硬度；金属Mo可以提高涂层的抗酸腐蚀性能，且其塑性范围宽，能够喷厚涂层，且不易开裂，特别适合不规则形状部位喷熔；Si、B及C元素也可以形成共晶化合物分布在固溶体间，起到第二相强化效果。