[发明专利]一种耐腐蚀磨损的Cr7C3 制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐腐蚀磨损材料技术领域，涉及一种耐腐蚀磨损材料的制备方法，尤其是一种耐腐蚀磨损的Cr₇C₃制备方法。

背景技术

Cr₇C₃是具有正交结构过渡金属碳化物，具有陶瓷的性质。其硬度高、耐磨性好、很好的抗氧化性和热稳定性以及具有优异的耐酸、碱腐蚀性等优点。国内学者主要应用等离子覆熔技术等工艺在钢铁表面制备一层以Cr₇C₃为硬质相的复合涂层，涂层组织中除Cr₇C₃外，还有基体如奥氏体组织等，且这层涂层的厚度较薄，在实际工程应用中仍无法满足高寿命的要求。目前国外学者制备单相Cr₇C₃主要是尝试的方法有：（a）通过热喷涂的方法制备一层Cr₇C₃薄膜；（b）等离子活化烧结；(c)高温自蔓延反应合成；(d)真空无压烧结；其中（b）方法制得了组织较理想的含有第二相的Cr₇C₃块体组织，这种材质韧性明显不足。目前，关于Cr₇C₃块体材料的制备主要为采用Cr粉和石墨粉通过合适的球磨、烧结方法进行。

伊朗学者S.Sharafi,S.Gomari等人，利用机械球磨与真空（充氩气）无压烧结的方法（烧结温度为1100℃；保温时间为1小时）制备出了块体Cr₇C₃。该报道中所得到的块体组织除有Cr₇C₃外，还有Cr₂O₃相，显然不是纯净的单一块体Cr₇C₃化合物。

日本学者Ken Hirota等，将Cr与炭黑粉机械湿磨混匀后，用等离子放电烧结制备出了并不是单相块体Cr₇C₃（含有Cr₃C₂相），通过性能测定其韧性表明：该块体化合物韧性仍未能达到理想的性能指标。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耐腐蚀磨损的Cr₇C₃制备方法，该方法利用Cr₃C₂粉和Cr粉进行Cr₇C₃的制备，能够制备出单一Cr₇C₃块体化合物。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种耐腐蚀磨损的Cr₇C₃制备方法，包括以下步骤：

1）将Cr₃C₂粉在真空度≤10^-1Pa的真空条件下进行球磨3-10小时使粉末表面高能化，然后将球磨机停机；

2）结合Cr₃C₂粉中的含Cr量，再按Cr₇C₃分子式中原子比和各元素的原子量计算并称重Cr粉；

3）将盛有Cr₃C₂粉的球磨罐打开，把称好的Cr粉加入罐中，然后再次抽真空达到≤10^-1Pa，进行球磨5-20小时后，迅速将Cr₃C₂粉和Cr粉球磨后混合体充填于模具中；

4）将盛有Cr₃C₂粉和Cr粉混合体的模具放入烧结炉中进行烧结，烧结是在真空热压烧结炉中进行，烧结时真空炉的真空度为：≤10^-1Pa；烧结炉的升温速度为：3-10℃/秒；压力为：0-30MPa；烧结温度为：900℃～1550℃；保温时间为：30～90分钟，烧结完毕后随烧结炉一同冷却，得到纯Cr₇C₃。

进一步，上述步骤1）中，所述Cr₃C₂粉的原子比：1.5：1，粒度：≤300μm，纯度：＞99.0%。

进一步，上述步骤2）中，所述Cr粉的纯度为＞99.9%，粒度≤200μm。