CN111778471A - 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111778471A
CN111778471A CN202010630041.4A CN202010630041A CN111778471A CN 111778471 A CN111778471 A CN 111778471A CN 202010630041 A CN202010630041 A CN 202010630041A CN 111778471 A CN111778471 A CN 111778471A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
iron
based amorphous
cobalt
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010630041.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张皓
魏新龙
班傲林
朱无言
张超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN202010630041.4A priority Critical patent/CN111778471A/zh
Publication of CN111778471A publication Critical patent/CN111778471A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明属于金属涂层领域，具体涉及一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法。所述方法包括如下步骤：按照一定的质量比称取镍包石墨或钴包石墨粉末或镍包石墨烯或钴包石墨烯粉末、陶瓷粉末和铁基非晶粉末，将其进行球磨混合，获得混合粉末，干燥备用；对待喷涂基体粗化处理；采用等离子喷涂的方式，在待喷涂基体表面进行喷涂，获得含有陶瓷颗粒以及石墨或石墨烯的铁基非晶复合涂层。本发明在铁基非晶粉末中添加一定质量分数的陶瓷颗粒以及石墨或石墨烯，既增强了铁基非晶复合涂层的耐磨性能，又降低了摩擦系数，具有自润滑功能，可以广泛应用于石油、化工、电力、机械制造等领域的零部件的表面修复和防护。

Description

一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于金属涂层领域，具体涉及一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法。
背景技术
非晶合金微观结构长程无序、短程有序，使之具有高强度、高硬度以及优异的耐磨性能，在磨损防护领域中展示出广阔的应用前景。铁基非晶材料作为众多非晶合金中的一种，因其性价比高、耐磨性能优良，是一种极具潜力的表面耐磨材料。然而，由于非晶合金的形成需要极大的冷却速率，受到制备技术的约束，因而难以加工出形状尺寸较大的块状非晶合金，限制了非晶合金材料在众多领域中的应用。因此，利用涂层制备技术将非晶合金制备成非晶涂层不仅能突破非晶合金在形状和尺寸上的限制和制备成本问题，而且又可更好地发挥铁基非晶涂层优异的耐磨性能，具有广阔的研究价值和应用前景。
CN105215526A发明了一种铁基非晶涂层及其制备方法，该方法采用等离子堆焊法制备高非晶含量的铁基非晶涂层，同时涂层中产生纳米晶，形成铁基非晶纳米晶复合涂层，具有硬度高、耐磨性好特点。CN106756642A发明了一种铁基非晶合金及其涂层，该方法利用单辊熔体急冷法制备获得非晶合金条带，再利用超声气体雾化方法获得铁基非晶合金的粉体，然后利用超音速火焰喷涂技术在碳钢基板表面获得铁基非晶合金涂层。针对铁基非晶涂层耐磨涂层，一般可通过添加陶瓷颗粒来进一步提高涂层的耐磨性。CN101298654发明了一种含陶瓷相的铁基非晶纳米晶复合涂层及其制备方法，首先将Co或Ni包碳化物或氧化物陶瓷加入到药芯中，和具有非晶形成成分的铁基合金一起制备成药芯丝材作为喷涂材料，采用电弧喷涂方法制备出含有陶瓷相结构的铁基非晶纳米晶复合涂层，具有很好的耐磨损性能。CN105200363A发明了一种陶瓷/铁基非晶复合涂层的制备方法，该方法采用多路异位等离子喷涂送粉技术喷涂陶瓷粉末和铁基非晶粉末，制备出陶瓷/铁基非晶复合涂层，具有较单一的非晶涂层更高的硬度和耐磨性能。
上述的制备方法制备的涂层不能兼具耐磨损和降低摩擦系数性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：称取镍包石墨粉末或钴包石墨粉末、陶瓷粉末和铁基非晶粉末，将其进行球磨混合，得到混合粉末，干燥备用；
步骤(2)：对待喷涂基体表面进行处理；
步骤(3)：采用大气等离子喷涂方法在待喷涂基体表面喷涂混合粉末，获得耐磨减摩铁基非晶复合涂层。
进一步的，所述步骤(1)中的镍包石墨粉末或钴包石墨粉末、陶瓷粉末和铁基非晶粉末的成分以质量百分比如下：1～5％的镍包石墨粉末或钴包石墨粉末，1～10％的陶瓷粉末，其余为铁基非晶粉末。
进一步的，所述镍包石墨或钴包石墨粉末粒径范围为38～54μm。
进一步的，所述陶瓷粉末为WC、NbC、TiC、Cr3C2、SiC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2、LaO2、SiO2中的一种；陶瓷粉末粒径范围为38～54μm。
进一步的，所述铁基非晶粉末粒径范围为38～54μm，铁基非晶粉末包含铁铬碳硼钼，其中Fe、Cr、C、B、Mo原子比为37.5:27.5:15～8:10～17:10。
进一步的，所述步骤(1)中的干燥具体为：80±2℃烘箱中干燥1～3h备用。
进一步的，所述步骤(2)中“对待喷涂基体表面进行处理”具体为：对待喷涂基体表面进行清洗、干燥，采用棕刚玉喷砂粗化处理，粗化处理后的表面粗糙度为Ra 8.0-10.0。
进一步的，所述步骤(3)中大气等离子喷涂的参数为：电流为500～530A，电压为50～60V，氩气流量为40～60L/min，氢气流量为2～8L/min，喷涂距离为110～130mm，送粉速度为12～30g/min。
进一步的，采用镍包石墨烯粉末或钴包石墨烯粉末代替镍包石墨粉末或钴包石墨粉末；混合粉末的成分如下：镍包石墨烯粉末或者钴包石墨烯粉末质量分数为0.5～10％，陶瓷粉末的质量分数为1～10％，其余为铁基非晶粉末。
一种采用上述的方法制备的涂层，所述涂层的厚度为200～500μm。
一种上述的涂层的用途，用于零部件的表面修复和防护。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明提供的耐磨减摩铁基非晶复合涂层与单一的铁基非晶涂层和含有陶瓷相的铁基非晶涂层相比，复合涂层中含有石墨或石墨烯以及陶瓷颗粒，既可以提高涂层硬度，提高其耐磨性能，又通过石墨或石墨烯的自润滑功能进一步降低复合涂层的摩擦系数，减小运动副之间相对运动阻力，从而达到耐磨减摩目的，有效地提高了耐磨防护涂层的使用寿命和动力经济性。
具体实施方式
实施例1：
一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
1.称取质量分数为1～5％的镍包石墨粉末或钴包石墨粉末，质量分数为1～10％的陶瓷粉末，以及铁基非晶粉末，进行球磨混合，得到混合粉末，将其放于80±2℃烘箱中干燥1～3h备用。其中陶瓷粉末为WC、NbC、TiC、Cr3C2、SiC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2、LaO2、SiO2中的一种，铁基非晶粉末包含铁铬碳硼钼，其中Fe、Cr、C、B、Mo原子比为37.5:27.5:15～8:10～17:10。
2.对待喷涂基体表面进行清洗、干燥，采用棕刚玉喷砂粗化处理，粗化处理后的表面粗糙度为Ra 8.0-10.0。
3.采用大气等离子喷涂方法在待喷涂基体表面喷涂混合粉末，获得含有陶瓷颗粒和石墨的铁基非晶复合涂层。大气等离子喷涂的参数为：电流为500～530A，电压为50～60V，氩气流量为40～60L/min，氢气流量为2～8L/min，喷涂距离为110～130mm，送粉速度为12～30g/min。
实施例2：
一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
1.称取质量分数为0.5～10％的镍包石墨烯粉末或钴包石墨烯粉末，质量分数为1～10％的陶瓷粉末，以及铁基非晶粉末，进行球磨混合，得到混合粉末，将其放于80±2℃烘箱中干燥1～3h备用。其中陶瓷粉末为WC、NbC、TiC、Cr3C2、SiC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2、LaO2、SiO2中的一种，铁基非晶粉末包含铁铬碳硼钼，其中Fe、Cr、C、B、Mo原子比为37.5:27.5:15～8:10～17:10。
2.对待喷涂基体表面进行清洗、干燥，采用棕刚玉喷砂粗化处理，粗化处理后的表面粗糙度为Ra 8.0-10.0。
3.采用大气等离子喷涂方法在待喷涂基体表面喷涂混合粉末，获得含有陶瓷颗粒和石墨烯的铁基非晶复合涂层。大气等离子喷涂的参数为：电流为500～530A，电压为50～60V，氩气流量为40～60L/min，氢气流量为2～8L/min，喷涂距离为110～130mm，送粉速度为12～30g/min。

Claims (10)

1.一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：称取镍包石墨粉末或钴包石墨粉末、陶瓷粉末和铁基非晶粉末，将其进行球磨混合，得到混合粉末，干燥备用；
步骤(2)：对待喷涂基体表面进行处理；
步骤(3)：采用大气等离子喷涂方法在待喷涂基体表面喷涂混合粉末，获得耐磨减摩铁基非晶复合涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的镍包石墨粉末或钴包石墨粉末、陶瓷粉末和铁基非晶粉末的成分以质量百分比如下：1～5％的镍包石墨粉末或钴包石墨粉末，1～10％的陶瓷粉末，其余为铁基非晶粉末。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镍包石墨或钴包石墨粉末粒径范围为38～54μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末为WC、NbC、TiC、Cr3C2、SiC、Al2O3、Cr2O3、ZrO2、LaO2、SiO2中的一种；陶瓷粉末粒径范围为38～54μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁基非晶粉末粒径范围为38～54μm，铁基非晶粉末包含铁铬碳硼钼，其中Fe、Cr、C、B、Mo原子比为37.5:27.5:15～8:10～17:10。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的干燥具体为：80±2℃烘箱中干燥1～3h备用；
所述步骤(2)中“对待喷涂基体表面进行处理”具体为：对待喷涂基体表面进行清洗、干燥，采用棕刚玉喷砂粗化处理，粗化处理后的表面粗糙度为Ra8.0-10.0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中大气等离子喷涂的参数为：电流为500～530A，电压为50～60V，氩气流量为40～60L/min，氢气流量为2～8L/min，喷涂距离为110～130mm，送粉速度为12～30g/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用镍包石墨烯粉末或钴包石墨烯粉末代替镍包石墨粉末或钴包石墨粉末；混合粉末的成分如下：镍包石墨烯粉末或者钴包石墨烯粉末质量分数为0.5～10％，陶瓷粉末的质量分数为1～10％，其余为铁基非晶粉末。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的方法制备的涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为200～500μm。
10.一种权利要求9所述的涂层的用途，其特征在于，用于零部件的表面修复和防护。
CN202010630041.4A 2020-07-03 2020-07-03 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法 Pending CN111778471A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010630041.4A CN111778471A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010630041.4A CN111778471A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111778471A true CN111778471A (zh) 2020-10-16

Family

ID=72758574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010630041.4A Pending CN111778471A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111778471A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112575280A (zh) * 2020-10-26 2021-03-30 南京理工大学 一种耐海水腐蚀铁基非晶防护涂层及其制备方法
CN112962009A (zh) * 2021-02-23 2021-06-15 郑州大学 原位和非原位结合制备wc增强铁基涂层的配方及方法
CN113684440A (zh) * 2021-07-23 2021-11-23 华南理工大学 一种钼掺杂复合涂层及其制备方法
CN114411205A (zh) * 2022-01-21 2022-04-29 中国人民解放军陆军勤务学院 一种石墨烯负载镍颗粒复合粉末的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000248352A (ja) * 1999-02-26 2000-09-12 Daido Steel Co Ltd 低摩擦係数摺動部材
CN103205667A (zh) * 2013-04-03 2013-07-17 北京工业大学 一种活塞环用热喷涂复合涂层材料及其制备方法
US20150132539A1 (en) * 2013-08-29 2015-05-14 Jeffrey R. Bailey Process for Applying a Friction Reducing Coating
CN105200363A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 河北工业大学 一种陶瓷/铁基非晶复合涂层的制备方法
CN106513659A (zh) * 2015-10-29 2017-03-22 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种石墨烯改性自润滑耐磨涂层的制备方法
CN109778105A (zh) * 2019-03-07 2019-05-21 上海海洋大学 一种非晶复合涂层及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000248352A (ja) * 1999-02-26 2000-09-12 Daido Steel Co Ltd 低摩擦係数摺動部材
CN103205667A (zh) * 2013-04-03 2013-07-17 北京工业大学 一种活塞环用热喷涂复合涂层材料及其制备方法
US20150132539A1 (en) * 2013-08-29 2015-05-14 Jeffrey R. Bailey Process for Applying a Friction Reducing Coating
CN105200363A (zh) * 2015-09-18 2015-12-30 河北工业大学 一种陶瓷/铁基非晶复合涂层的制备方法
CN106513659A (zh) * 2015-10-29 2017-03-22 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种石墨烯改性自润滑耐磨涂层的制备方法
CN109778105A (zh) * 2019-03-07 2019-05-21 上海海洋大学 一种非晶复合涂层及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112575280A (zh) * 2020-10-26 2021-03-30 南京理工大学 一种耐海水腐蚀铁基非晶防护涂层及其制备方法
CN112962009A (zh) * 2021-02-23 2021-06-15 郑州大学 原位和非原位结合制备wc增强铁基涂层的配方及方法
CN113684440A (zh) * 2021-07-23 2021-11-23 华南理工大学 一种钼掺杂复合涂层及其制备方法
CN114411205A (zh) * 2022-01-21 2022-04-29 中国人民解放军陆军勤务学院 一种石墨烯负载镍颗粒复合粉末的制备方法
CN114411205B (zh) * 2022-01-21 2023-10-27 中国人民解放军陆军勤务学院 一种石墨烯负载镍颗粒复合粉末的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111778471A (zh) 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法
CN100432277C (zh) 高耐蚀耐磨铁基热喷涂涂层材料及其制备方法
CN101285187B (zh) 一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法
CN109930053B (zh) 一种FeCoNiCrMn高熵合金及利用该合金制备耐磨涂层的方法
CN105088108B (zh) 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层
US9291264B2 (en) Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof
CN107354421B (zh) 一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法
CN108677129A (zh) 一种FeCoNiCrSiAl高熵合金涂层及其制备方法
CN105624670B (zh) 铝合金构件表面耐磨减摩复合涂层及其制备方法
Yugeswaran et al. Characterization of gas tunnel type plasma sprayed TiN reinforced Fe-based metallic glass coatings
CN104894554A (zh) 一种高致密度冷喷涂金属/金属基沉积体的制备方法和应用
MXPA04008463A (es) Revestimiento y polvo resistente a corrosion.
Yang et al. Tribological behaviors of plasma sprayed CuAl/Ni-graphite composite coating
CN101353775A (zh) 一种纳米晶合金涂层及其制备方法
CN105463444B (zh) 应用于沉没辊和稳定辊耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法
CN108504964B (zh) 一种高稳定性铁基非晶合金、粉末及其涂层
CN110129708A (zh) 一种FeCoNiCrAlMnM多主元合金涂层的制备方法
CN105063499A (zh) 一种球磨机衬板再制造表面涂覆件及其制造方法
Menon et al. Cold spray additive manufacturing of copper-based materials: Review and future directions
CN110699627A (zh) 一种耐腐蚀电弧喷涂粉芯丝材及涂层制备方法
CN107779809A (zh) 一种复合涂层耐磨球的制备方法
CN105734480A (zh) 一种提高铅冷中子堆结构组件耐腐蚀的方法
CN105063539A (zh) 一种球磨机衬板耐磨涂层的制备方法
CN101407741B (zh) 一种具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂
CN114990542A (zh) 高熵合金基梯度复合陶瓷耐磨涂层及其高速激光熔覆原位制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201016

RJ01 Rejection of invention patent application after publication