技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于金屬涂層技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐磨涂層。
背景技術(shù)：
磨粒磨損是工業(yè)中最為常見的磨損形式，大量機(jī)械零部件由于磨損而導(dǎo)致的失效和報廢。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，由磨損而導(dǎo)致的失效和報廢與日俱增。因此，如何在機(jī)械零部件表面制備出具有高耐磨性能的涂層是現(xiàn)代工業(yè)急需解決的難題。
將硬質(zhì)顆粒鑲嵌在韌性較好的基相中可以有效提高涂層耐磨性能。wc是常用的金屬基耐磨復(fù)合涂層的增強(qiáng)相，由于與ni相互濕潤，結(jié)合強(qiáng)度好，wc顆粒增強(qiáng)ni基涂層硬度較高，可適用于耐磨性較為苛刻的場合。近年來，采用熱噴涂、噴焊、激光熔覆等工藝制備wc顆粒增強(qiáng)ni基涂層來提高金屬基體耐磨性已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。
等離子噴涂技術(shù)電弧作為熱源，制備工藝簡單，但涂層與基體機(jī)械結(jié)合，易剝落，涂層壽命較低；等離子噴焊技術(shù)是等離子轉(zhuǎn)移弧作為主要熱源，自動化程度高，獲得的合金涂層為冶金結(jié)合，且不會出現(xiàn)熔池和稀釋率不均勻現(xiàn)象；同激光熔敷相比，等離子噴焊技術(shù)工藝過程簡單且成本較低。因此，等離子噴焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于耐磨工件表面的強(qiáng)化與再制造。
然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的wc顆粒增強(qiáng)ni基涂層已經(jīng)不能滿足機(jī)械零部件對使用壽命越來越高的要求。當(dāng)?shù)入x子噴焊金屬涂層中wc顆粒較大時，其易于從基體上剝落，降低了涂層的耐磨性；同時，當(dāng)ni基基體晶粒粗大時，其強(qiáng)韌性降低，減弱了其對wc顆粒的支撐作用。因此，如何細(xì)化等離子噴焊金屬涂層中wc顆粒和ni基基體是制備出耐磨性更高的機(jī)械零部件表面涂層的瓶頸問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種使用方便、硬度高、耐磨性好、不易剝落、用于機(jī)械零部件耐磨表面的等離子噴焊ni基wc/tic/laalo3耐磨涂層。
本發(fā)明的耐磨涂層的化學(xué)成分包括ni60自熔合金粉末、wc粉末、納米tic粉末和納米laalo3稀土化合物粉末，上述化學(xué)成分質(zhì)量百分比為(wt％)：wc15％、納米tic5～15％、納米laalo33～8％、余量為ni60自熔合金；
所述ni60自熔合金粉末為nicrbsi系，其粒徑為40～80μm，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c0.7～0.8、cr12～16、si3.0～3.5、b2.8～4.0、fe≤15，其余為ni；wc粉末為kf-56型鎳包碳化鎢粉末，粒度范圍為40～60μm，其主要目的是為了提高增強(qiáng)wc粉體相與ni基合金母相之間的浸潤性和降低噴焊過程中wc陶瓷相的氧化、脫碳等現(xiàn)象；納米tic的平均粒度為40nm；納米laalo3稀土化合物的平均粒度為100nm；
將上述原料粉末用超聲波共混，采用預(yù)置方法先將nicral粉末涂覆在需要處理的機(jī)械零部件上作為粘結(jié)層，涂覆厚度為0.1mm，再將上述共混的原料粉末涂覆在需要處理的機(jī)械零部件上，涂覆厚度為0.3mm；噴涂前對機(jī)械零部件表面進(jìn)行去脂和噴砂處理；所述粘結(jié)層材料nicral粉末的粒度為44～120μm；
采用噴槍對上述機(jī)械零部件表面進(jìn)行等離子噴焊，等離子弧電壓為45～50v，等離子弧電流為430～450a，離子氣和送粉氣采用工業(yè)純氬氣，離子氣流量為45l/min，送粉氣流量為2.5l/min，槍距為75～80mm，噴槍移動速度為40mm/s，在零部件表面制備成耐磨涂層。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、可以在各種形狀的零部件表面制備成耐磨涂層，其硬度與wc顆粒增強(qiáng)ni基耐磨涂層相比較，可以由hrc58提高到hrc61～65，而在經(jīng)過24h的摩擦磨損試驗后，磨損失重由2.5mg/mm2減少為1.0mg/mm2～2.0mg/mm2。
2、在ni基wc耐磨涂層成分基礎(chǔ)上，添加納米tic，納米tic可以均勻分布在涂層表面，起到彌散強(qiáng)化作用；同時，納米tic與wc之間的錯配度為5.0％(小于6％)，為最有效，即tic可以作為wc的非自發(fā)形核核心，顯著細(xì)化wc，增強(qiáng)wc與基體ni的結(jié)合強(qiáng)度，提高抗剝落性能；另外，微合金元素ti還可以固溶在ni基體中，起到固溶強(qiáng)化作用。
3、在ni基wc耐磨涂層成分基礎(chǔ)上，添加納米納米laalo3，納米laalo3與wc之間的錯配度為7.0％(小于12％)，為中等有效，即laalo3可以作為wc的非自發(fā)形核核心，細(xì)化wc，增強(qiáng)wc與基體ni的結(jié)合強(qiáng)度，提高抗剝落性能；另外，納米laalo3與金屬ni之間的錯配度為8.5％(小于12％)，也為中等有效，即laalo3還可以作為金屬ni的非自發(fā)形核核心，細(xì)化基體ni微觀組織，對基體ni有強(qiáng)化作用。
4、可以廣泛的應(yīng)用在冶金、機(jī)械、礦山、煤炭、石油、建筑等領(lǐng)域，不僅通過等離子噴焊方法，還可以通過等離子噴涂和激光熔敷方法可以使各種形狀的零部件具有耐磨表面，其市場空間十分廣闊。
具體實施方式
實施例1：
取粒度為40～60μm的wc15kg、平均粒度為40nm的納米tic5kg、平均粒度為100nm的納米laalo33kg、粒徑為40～80μm的ni60自熔合金77kg，所述ni60自熔合金粉末為nicrbsi系，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c0.7、cr12、si3.0、b2.8、fe15，其余為ni；wc粉末為kf-56型鎳包碳化鎢粉末，用超聲波對上述原料粉末共混，將粒度為44～120μmnicral粉末作為粘結(jié)層材料先涂覆在機(jī)械零部件上作為粘結(jié)層，涂覆厚度為0.1mm，再在將上述共混的原料粉末涂覆在機(jī)械零部件上，涂覆厚度為0.3mm；噴涂前對機(jī)械零部件表面進(jìn)行去脂和噴砂處理；采用pq-1sa1ja型噴槍對上述機(jī)械零部件表面進(jìn)行等離子噴焊，等離子弧電壓為45v，等離子弧電流為430a，離子氣和送粉氣采用工業(yè)純氬氣，離子氣流量為45l/min，送粉氣流量為2.5l/min，槍距為75mm，噴槍移動速度為40mm/s。獲得耐磨涂層的硬度為hrc61，經(jīng)過24h的摩擦磨損試驗后，磨損失重由2.5mg/mm2減少為2.0mg/mm2。
實施例2：
取粒度為40～60μm的wc15kg、平均粒度為40nm的納米tic10kg、平均粒度為100nm的納米laalo35kg、粒徑為40～80μm的ni60自熔合金70kg，所述ni60自熔合金粉末為nicrbsi系，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c0.7、cr12、si3.0、b2.8、fe15，其余為ni；wc粉末為kf-56型鎳包碳化鎢粉末，粘結(jié)層材料為粒度為44～120μmnicral粉末，用超聲波對上述原料粉末共混，將粒度為44～120μmnicral粉末作為粘結(jié)層材料先涂覆在機(jī)械零部件上作為粘結(jié)層，涂覆厚度為0.1mm，再在將上述共混的原料粉末涂覆在機(jī)械零部件上，涂覆厚度為0.3mm；噴涂前對機(jī)械零部件表面進(jìn)行去脂和噴砂處理；采用pq-1sa1ja型噴槍上述機(jī)械零部件表面進(jìn)行等離子噴焊，等離子弧電壓為45v，等離子弧電流為440a，離子氣和送粉氣采用工業(yè)純氬氣，離子氣流量為45l/min，送粉氣流量為2.5l/min，槍距為78mm，噴槍移動速度為40mm/s。獲得耐磨涂層的硬度為hrc63，經(jīng)過24h的摩擦磨損試驗后，磨損失重由2.5mg/mm2減少為1.5mg/mm2。
實施例3：
取粒度為40～60μm的wc15kg、平均粒度為40nm的納米tic15kg、平均粒度為100nm的納米laalo38kg、粒徑為40～80μm的ni60自熔合金62kg，所述ni60自熔合金粉末為nicrbsi系，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c0.7、cr12、si3.0、b2.8、fe15，其余為ni；wc粉末為kf-56型鎳包碳化鎢粉末，用超聲波對上述原料粉末共混，將粒度為44～120μmnicral粉末作為粘結(jié)層材料先涂覆在機(jī)械零部件上作為粘結(jié)層，涂覆厚度為0.1mm，再在將上述共混的原料粉末涂覆在機(jī)械零部件上，涂覆厚度為0.3mm；噴涂前對機(jī)械零部件表面進(jìn)行去脂和噴砂處理；采用pq-1sa1ja型噴槍上述機(jī)械零部件表面進(jìn)行等離子噴焊，等離子弧電壓為45v，等離子弧電流為450a，離子氣和送粉氣采用工業(yè)純氬氣，離子氣流量為45l/min，送粉氣流量為2.5l/min，槍距為80mm，噴槍移動速度為40mm/s。獲得耐磨涂層的硬度為hrc65，經(jīng)過24h的摩擦磨損試驗后，磨損失重由2.5mg/mm2減少為1.0mg/mm2。