[发明专利]一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料，按重量百分比计，包括：CoCrMnFeWMoC合金粉76‑90%；NiCu增韧粉5‑20%；WC包覆的碳纳米管增强粉0.5‑5%；TiSnZrCu非晶粉2‑10%；CaF2或WS2润滑粉1‑5%。针对目前激光单一热源熔覆铁基、镍基、钴基耐磨合金涂层存在的不足，本发明提供了一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料。本发明还公开了一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料的制备方法。

技术领域

本发明属于轴类零件表面金属表面涂层制造领域，涉及一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料及其制备方法。本发明将激光与电弧能量源复合，通过其高密度能量将粉末熔覆与金属基材表面，制造出高强韧、高附着力、耐磨金属涂层。

背景技术

高温、高速、高真空、强氧化等苛刻环境下工作的航空航天、冶金、化工、热核等工业机械装备的关键基础件，其摩擦、磨损及润滑问题直接影响到装备运行稳定性与安全可靠性，也是目前制约我国许多高端技术领域关键装备发展。激光熔覆能量密度高，热影响小，涂层致密且与基材冶金结合，涂层成分和厚度可控，可实现柔性选区加工等优点，被认为是目前机械零部件最为理想的绿色表面改性与再制造技术之一。因此，将激光熔覆对于减少装备摩擦与磨损、延长使用寿命、节能环保与节材具有重要的现实意义。

近年来，我国高速列车得到了长足发展，激光熔覆技术在高速列车轴类零件表面强化方面具有重要应用前景。高速列车轴类零件的服役工况为：长期连续工作的摩擦磨损、轴向和径向动量冲击、大气与水分介质腐蚀、温度的快速变化。因此，高铁轴类零件对表面涂层提出了较高要求：1)具有极高硬度和极强耐磨性；2)具有较高的抗冲击性能和较高的韧性；3)涂层与基体具有良好的结合力耐冲击；4)具有较高的耐化学腐蚀性；5)具有较高的耐低温性能，在高寒地区仍有较高的强度。

然而激光熔覆耐磨涂层目前存在如下问题：

1)传统单一热源的激光熔覆技术温度梯度较大，容易使涂层出现裂纹，导致耐磨涂层失效；

2)传统熔覆技术无法解决涂层与基体热适配而出现弱结合问题，特别是在高铁高速行驶连续冲击工况下涂层与基体容易脱落；

3)传统激光涂层材料，如铁基、镍基、钴基合金，具有高硬度与耐磨性，但是摩擦系数高，摩擦过程产热大，也会加剧磨损；

4)传统激光熔覆材料，尽管具有较高的硬度，但不耐冲击，韧性较差，导致轴类零件在沿轴向、径向振动时，发生涂层开裂及脱落；

5)我国幅员辽阔，高速列车在高寒地区行驶时，要求涂层材料仍然具有常温下良好的性能，但是一般激光熔覆材料极易产生低温脆性、韧性大大降低，不适宜高寒地区。

发明内容

针对目前激光单一热源熔覆铁基、镍基、钴基耐磨合金涂层存在的不足，本发明提供了一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料。

本发明还公开了一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料的制备方法。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种高强耐磨抗冲击与高附着力涂层材料，按重量百分比计，包括：CoCrMnFeWMoC合金粉76-90％；NiCu增韧粉5-20％；WC包覆的碳纳米管增强粉0.5-5％；TiSnZrCu非晶粉2-10％；CaF₂或WS₂润滑粉1-5％。

优选的，所述涂层材料采用球磨混合制得。

优选的，所述CoCrMnFeWMoC合金粉中，各个元素的摩尔比为Co：10-25％；Cr：5-25％；Mn：5-25％；Fe：5-25％；W：3-25％；Mo：2-10％；C：0.5-3％。

优选的，NiCu增韧粉中各个元素的摩尔比为Ni：50-80％；Cu：20-50％。