陶瓷增强的铁基涂层及其制备方法和应用与流程

本发明涉及激光熔覆，具体而言，涉及一种陶瓷增强的铁基涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、为了改善基体结构的表面性能，提升其服役寿命，通常会在基体的表面涂覆一层涂层。根据基体的结构在不同服役场合的服役需求，涂层的性能要求也不同。在不同种类的涂层中，铁基涂层的应用最为广泛，它可以以相对较低的成本，在基体表面得到一层涂层，从而改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、等性能。

2、在铁基涂层的使用过程中，当部分工况需要涂层具有良好的耐腐蚀性能时，不锈钢成分的涂层就尤为适应这种工况，由于不锈钢成分的涂层耐腐蚀性能较好，通常会被应用于不同的服役场合，来提升构件表面的耐腐蚀能力。然而对于许多构件来说，除了对其表面耐腐蚀性有要求外，还对表面的耐磨性能有较高的要求，这就需要对涂层的硬度和耐磨能力进一步改善。

3、目前通常采用陶瓷颗粒的添加以辅助提升涂层的硬度和耐磨性，然而，由于陶瓷颗粒和铁基合金材料之间的性质相差较大，陶瓷颗粒的引入通常会导致涂层中产生裂纹等缺陷，此外，陶瓷颗粒由于不会和激光作用发生熔化，从而容易被激光作用而产生烧蚀，这对涂层的性能产生负面的影响。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种陶瓷增强的铁基涂层及其制备方法和应用。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种陶瓷增强的铁基涂层，包括不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒，金属包覆的陶瓷颗粒中金属材料包括镍或钴，金属材料在金属包覆的陶瓷颗粒中的质量分数占比为8～10％。

4、第二方面，本发明提供一种如前述实施方式任一项的陶瓷增强的铁基涂层的制备方法，包括在铁基基体表面激光熔覆不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒的混合粉末。

5、第三方面，本发明提供一种如前述实施方式任一项的陶瓷增强的铁基涂层或如前述实施方式任一项的制备方法制得的陶瓷增强的铁基涂层在耐磨和/或耐腐蚀构件的制备中的应用。

6、本发明具有以下有益效果：

7、本发明提供一种陶瓷增强的铁基涂层及其制备方法和应用，通过在不锈钢粉末中添加金属包覆的陶瓷颗粒，其中陶瓷可以在涂层中发挥强化作用，提高涂层的硬度和耐磨性能，不锈钢粉末具有较佳的耐腐蚀性能，使得涂层兼具耐腐蚀、耐摩擦和高硬度等能力，适用范围更广。同时，将不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒共同使用，不锈钢粉末对陶瓷颗粒有良好的润湿铺展效果，使得涂层与基体结合较好，有效的抑制裂纹等缺陷的产生。此外，在陶瓷颗粒表面包覆金属层，可以有效地防止激光工艺处理过程中陶瓷颗粒被激光所烧蚀及破坏，保证陶瓷颗粒有好的耐磨性。

技术特征：

1.一种陶瓷增强的铁基涂层，其特征在于，包括不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒，所述金属包覆的陶瓷颗粒中金属材料包括镍或钴，所述金属材料在所述金属包覆的陶瓷颗粒中的质量分数占比为8～10％。

2.根据权利要求1所述的陶瓷增强的铁基涂层，其特征在于，所述不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒的质量比为65～70％：30～35％；

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷增强的铁基涂层，其特征在于，所述金属包覆的陶瓷颗粒中的陶瓷材料包括tic、vc或tac中的至少一种；

4.根据权利要求1或2所述的陶瓷增强的铁基涂层，其特征在于，所述不锈钢粉末包括奥氏体、铁素体、马氏体不锈钢粉末中的任一种；优选地，所述不锈钢粉末为316l不锈钢；

5.一种如权利要求1～4任一项所述的陶瓷增强的铁基涂层的制备方法，其特征在于，包括在铁基基体表面激光熔覆所述不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒的混合粉末。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆的参数包括：激光为近红外激光，激光焦点处的光斑直径为3～10mm，激光功率为2～5kw，激光扫描速度为5～15mm/s；送粉器转速为0.5～1.5r/min，送粉气压强为0.5～0.8mpa；熔覆层搭接量为48～52％，保护气流量为15～25l/min；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉末的制备包括将所述不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒球磨混合；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括将所述球磨混合制得的物料干燥后制得所述混合粉末；

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铁基基体的材料包括碳钢或不锈钢，所述铁基基体的厚度为20～30mm。

10.一种如权利要求1～4任一项所述的陶瓷增强的铁基涂层或如权利要求5～9任一项所述的制备方法制得的陶瓷增强的铁基涂层在耐磨和/或耐腐蚀构件的制备中的应用。

技术总结
本发明公开了一种陶瓷增强的铁基涂层及其制备方法和应用，涉及激光熔覆技术领域。通过在不锈钢粉末中添加金属包覆的陶瓷颗粒，其中陶瓷可以在涂层中发挥强化作用，提高涂层的硬度和耐磨性能，不锈钢粉末具有较佳的耐腐蚀性能，使得涂层兼具耐腐蚀、耐摩擦和高硬度等能力，适用范围更广。同时，将不锈钢粉末和金属包覆的陶瓷颗粒共同使用，不锈钢粉末对陶瓷颗粒有良好的润湿铺展效果，使得涂层与基体结合较好，有效的抑制裂纹等缺陷的产生。此外，在陶瓷颗粒表面包覆金属层，可以有效地防止激光工艺处理过程中陶瓷颗粒被激光所烧蚀及破坏，保证陶瓷颗粒有好的耐磨性。

技术研发人员：孙军浩,李铸国,焦伟,胡登文,张振林,冯悦峤,冯珂
受保护的技术使用者：宜宾上交大新材料研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16