[发明专利]一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末及其涂层、制备方法和应用

权利要求书

1.一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末，其特征在于，所述复合粉末是由CoCrNi中熵合金为外壳材料包覆Cr₃C₂陶瓷核组成。

2.根据权利要求1所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末，其特征在于，所述CoCrNi中熵合金与Cr₃C₂陶瓷粉末的质量比为2:1~4:1。

3.根据权利要求1所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末，其特征在于，所述CoCrNi中熵合金的元素组成摩尔比为：Co：Cr：Ni=（1~2）：（1~2）：（1~3）。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01，Cr₃C₂陶瓷颗粒的预处理：将100g的Cr₃C₂陶瓷颗粒加入到含有5~10%HF和10~15%HCl的溶液中，超声波粗化处理4~6min，过滤后用蒸馏水清洗至滤液呈中性；然后将粗化后的Cr₃C₂陶瓷颗粒放入活化敏化液中进行超声处理30~50min，预处理完成后，将Cr₃C₂陶瓷颗粒清洗后干燥待镀；

S02，镀镍钴铬层：将待镀的粉体放入体积＞1L的搅拌反应器中，加入1L含有25~100g/L镍盐、25~65g/L钴盐、25~60g/L铬盐和20~50g/L还原剂的溶液中，水浴加热至80~90℃，pH值控制为9~12，反应时间为60~120min，通过自催化反应镀上金属包覆层，获得粒度分布范围为47~70μm、流动性为50~80s/100g的CoCrNi中熵合金包覆碳化铬复合粉体。

5.根据权利要求4所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末的制备方法，其特征在于，所述活化敏化液的成分为：氯化钯PdCl₂ 0.3~0.5g/L、盐酸HCl 60~70mL/L、氯化亚锡SnCl₂·2H₂O 20~30g/L和氯化钠NaCl 140~160g/L。

6.根据权利要求4所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末的制备方法，其特征在于，所述镍盐包括氯化镍、硫酸镍、溴化镍和碘化镍中的一种或几种；所述钴盐包括氯化钴、硫酸钴、溴化钴和碘化钴中的一种或几种；所述铬盐包括氯化铬、硫酸铬、溴化铬和碘化铬中的一种或几种；所述还原剂包括次亚磷酸钠、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种。

7.采用权利要求1~3任意一项所述的一种超高速激光熔覆用核壳结构陶瓷@中熵合金复合粉末获得的涂层，其特征在于，所述涂层厚度为100~300μm，涂层的组织由FCC相和Cr₃C₂陶瓷相组成；平均维氏硬度≥800Hv。

8.据权利要求7所述的涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，利用超高速激光束在设定参数范围内扫描除油去污后的金属基体表面，直至金属基体表面温度达到150~200℃；设定参数为：激光功率300~500W，光斑直径为1.0~3.0mm，激光扫描速度80~100mm/s；

第二步，利用超高速激光熔覆技术在预设工艺参数下将上述复合粉末熔覆于上述金属基体表面，经自然冷却后，完成沉积涂层制备；预设工艺参数为：激光功率为1500~3500W，光斑直径为0.6~1.2mm，送粉速率为1.5~3 kg/h，激光扫描速度为80~120mm/s，搭接率为50~65％。

9.根据权利要求8所述的涂层的制备方法，其特征在于，所述金属基体包括碳钢、不锈钢、铝合金或镍合金。

10.根据权利要求7所述的涂层在航空航天、水利海洋、国防科技装备关键零部件中的应用，其特征在于，所述关键零部件包括轴类件、活塞杆、传动系统齿轮、艉轴尾轴或钻头钻杆。