一种Cr3C2基耐磨涂层及超音速火焰喷涂制备方法与应用

技术领域

本发明属于金属结构零件表面修复与强化领域，具体涉及一种Cr

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

Cr

目前，对Cr

发明内容

本发明的目的是为提高常规Cr

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种Cr

其中，Cr

本发明研究发现：Cr

本发明的第二个方面，提供了一种Cr

将Cr

对零件表面进行除油、除锈，表面喷砂粗化处理，得到预处理后的零件；

采用超音速火焰喷涂法在预处理后的零件表面喷涂耐磨金属陶瓷粉末，形成Cr

调整喷涂有Cr

研究发现：超音速火焰喷涂是喷涂Cr

本发明的第三个方面，提供了任一上述的Cr

由于本发明制备的Cr

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出的Cr

(2)本发明采用超音速火焰喷涂制备工艺，对零件表面热影响很小，基本不影响零件本身的性能，且涂层中分布着纳、微米硬质颗粒，微观组织、结构优异，脱碳率低，组织致密，结合强度良好。

(3)本发明研究发现：采用超音速火焰喷涂可以使复合涂层中形成Cr

(4)本发明的制备方法简单、操作方便、实用性强，易于推广。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1的Cr

图2为本发明实施例1的Cr

图3为本发明实施例1的Cr

图4为本发明实施例1的未添加纳米TiC的Cr

图5为本发明实施例1的添加12％纳米TiC的Cr

图6为本发明实施例1的添加纳米TiC的Cr

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种Cr

涂层的超音速火焰喷涂制备方法包括以下步骤：

步骤一：耐磨金属陶瓷粉末制备

1)取商用Cr

2)取不同直径的刚玉球，根据步骤1)称量的粉末质量，按照一定球粉质量比，将刚玉球加入到球磨罐中。

3)取无水乙醇加入到球磨罐，要求液面没过刚玉球与粉末。

4)设定球磨机高速旋转一定时间进行球磨混合。

5)将球磨后的复合粉末分别经过高温真空干燥，筛网过滤处理，筛选出粒径15-45μm的粉末，为后续超音速火焰喷涂制备涂层做准备。

步骤二：零件表面预处理

1)将零件放入超声清洗机中，加入无水乙醇，对零件表面进行除油、除锈。

2)将零件在喷砂机中进行表面喷砂粗化处理。

步骤三：超音速火焰喷涂制备涂层

1)采用超音速火焰喷涂设备制备涂层，分别设定如下工艺参数，燃油流量，氧气流量，载气流量，送粉速率，喷枪移速，单道偏移量，喷涂距离。

2)进一步的，为了降低对基材的热影响，喷涂过程中均设置间歇冷却，严格控制试样的温度在200℃以下。所有的涂层试样均同时喷涂多遍制备，不同试样的涂层厚度100-600μm。

步骤四：机械加工零件尺寸及粗糙度

对超音速火焰喷涂制备涂层后的零件表面进行机械加工，满足具体尺寸与粗糙度要求。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

步骤一：耐磨金属陶瓷粉末制备

1)取商用Cr

2)取不同直径的刚玉球(10mm与5mm，质量占比3:2)，根据步骤1)称量的粉末质量，按照球粉质量比例为2：1，将刚玉球加入到球磨罐中。

3)取无水乙醇加入到球磨罐，要求液面没过刚玉球与粉末。

4)设定球磨机高速(180rpm)旋转10min进行球磨混合。

5)将球磨后的复合粉末分别经过高温(120℃)真空干燥3h，筛网过滤处理，筛选出粒径15-45μm的粉末，为后续超音速火焰喷涂制备涂层做准备，其中加入12％纳米TiC的复合粉末流动性稍差，但能够进行喷涂试验，而20％纳米TiC的复合粉末流动性极差，不能作为喷涂材料，故舍弃。

步骤二：零件表面预处理

1)将零件放入超声清洗机中，加入无水乙醇，对零件表面进行除油、除锈。

2)将零件在喷砂机中采用20目棕刚玉进行表面喷砂粗化处理。

步骤三：超音速火焰喷涂制备涂层

1)采用超音速火焰喷涂设备制备涂层，一种优选工艺参数如下：燃油流量22.5L/h，氧气流量1100L/min，载气流量650L/h，送粉速率2.5r/min，喷枪移速420mm/s，单道偏移量5mm，喷涂距离330mm。

2)喷涂过程中设置间歇冷却，严格控制试样的温度在200℃以下。所有的涂层试样均同时喷涂10遍制备，涂层厚度300μm。

3)根据ASTM G99标准，使用摩擦磨损试验设备UMT-2，对TiC为0％、3％、6％、12％的四种抛光涂层表面进行球-盘干滑动圆周磨损试验。对磨件是直径10mm的氧化铝球，载荷是10N，转速420r/min，摩擦磨损半径7mm，摩擦时间1h。试验结果表明，四种涂层(TiC为0％、3％、6％、12％)的磨痕横截面积分别为2881.34μm

步骤四：机械加工零件尺寸及粗糙度

对超音速火焰喷涂制备涂层后的零件表面进行机械加工，满足具体尺寸与粗糙度要求。

实施例2：

步骤一：耐磨金属陶瓷粉末制备

1)取商用Cr

2)取不同直径的刚玉球(10mm与5mm，质量占比3:2)，根据步骤1)称量的粉末质量，按照球粉质量比例为2：1，将刚玉球加入到球磨罐中。

3)取无水乙醇加入到球磨罐，要求液面没过刚玉球与粉末。

4)设定球磨机高速(180rpm)旋转10min进行球磨混合。

5)将球磨后的复合粉末分别经过高温(120℃)真空干燥3h，筛网过滤处理，筛选出粒径15-45μm的粉末，为后续超音速火焰喷涂制备涂层做准备。

步骤二：零件表面预处理

1)将零件放入超声清洗机中，加入无水乙醇，对零件表面进行除油、除锈。

2)将零件在喷砂机中采用20目棕刚玉进行表面喷砂粗化处理。

步骤三：超音速火焰喷涂制备涂层

1)采用超音速火焰喷涂设备制备涂层，工艺参数如下：燃油流量25L/h，氧气流量1200L/min，载气流量700L/h，送粉速率3r/min，喷枪移速450mm/s，单道偏移量6mm，喷涂距离350mm。

2)喷涂过程中设置间歇冷却，严格控制试样的温度在200℃以下。所有的涂层试样均同时喷涂10遍制备，涂层厚度300μm。

3)根据ASTM G99标准，使用摩擦磨损试验设备UMT-2，对抛光涂层表面进行球-盘干滑动圆周磨损试验。对磨件是直径10mm的氧化铝球，载荷是10N，转速420r/min，摩擦磨损半径7mm，摩擦时间1h。试验结果表明，复合涂层磨损率低，且其微观磨损形貌表明其微裂纹少，具有最佳的耐磨性。

步骤四：机械加工零件尺寸及粗糙度

对超音速火焰喷涂制备涂层后的零件表面进行机械加工，满足具体尺寸与粗糙度要求。

实施例3：

步骤一：耐磨金属陶瓷粉末制备

1)取商用Cr

2)取不同直径的刚玉球(10mm与5mm，质量占比3:2)，根据步骤1)称量的粉末质量，按照球粉质量比例为2：1，将刚玉球加入到球磨罐中。

3)取无水乙醇加入到球磨罐，要求液面没过刚玉球与粉末。

4)设定球磨机高速(180rpm)旋转10min进行球磨混合。

5)将球磨后的复合粉末分别经过高温(120℃)真空干燥3h，筛网过滤处理，筛选出粒径15-45μm的粉末，为后续超音速火焰喷涂制备涂层做准备。

步骤二：零件表面预处理

1)将零件放入超声清洗机中，加入无水乙醇，对零件表面进行除油、除锈。

2)将零件在喷砂机中采用20目棕刚玉进行表面喷砂粗化处理。

步骤三：超音速火焰喷涂制备涂层

1)采用超音速火焰喷涂设备制备涂层，工艺参数如下：燃油流量20L/h，氧气流量1000L/min，载气流量600L/h，送粉速率2r/min，喷枪移速400mm/s，单道偏移量4mm，喷涂距离30mm。

2)喷涂过程中设置间歇冷却，严格控制试样的温度在200℃以下。所有的涂层试样均同时喷涂10遍制备，涂层厚度300μm。

3)根据ASTM G99标准，使用摩擦磨损试验设备UMT-2，对抛光涂层表面进行球-盘干滑动圆周磨损试验。对磨件是直径10mm的氧化铝球，载荷是10N，转速420r/min，摩擦磨损半径7mm，摩擦时间1h。试验结果表明，复合涂层磨损率低，且其微观磨损形貌表明其微裂纹少，具有最佳的耐磨性。

步骤四：机械加工零件尺寸及粗糙度

对超音速火焰喷涂制备涂层后的零件表面进行机械加工，满足具体尺寸与粗糙度要求。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。