[发明专利]一种高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度耐磨耐蚀的Ni‑Mo合金/金刚石复合涂层及其制备方法，属于金属材料表面防护涂层技术领域。采用复合电镀技术的方法，在不锈钢基体上制备出了Ni‑Mo合金/金刚石复合涂层。该涂层具有高的显微硬度、膜‑基结合强度、耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。本发明所制备的复合涂层可用于化工、冶金、电力、石油等工业中大量在腐蚀等环境下承受摩擦磨损作用的机械零部件。

技术领域：

本发明涉及金属材料表面防护涂层技术领域，具体涉及一种高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层及其制备方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，人们对工程材料的耐磨耐蚀性能要求越来越高，特别化工、冶金、电力、石油等工业中对机械的零部件要求包括高耐蚀性、耐磨性等。但常规的零部件材料由于性能单一，往往很难满足工业上的要求，因此需要在工件表面涂覆性能优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损的保护层来对基体材料进行保护。复合涂层由于具备基质金属和添加颗粒的双重特性，所以往往能够满足环境对工件材料的多方面的要求。

Ni-Mo合金具有高的显微硬度，优异的耐蚀性能和耐磨性能。它在酸性溶液中的耐蚀性明显优于不锈钢和纯Ni镀层，但是在特定的环境下，其耐磨性能显得不足，仍然不能满足工业应用的需求。比如在石油井钻探时，由于钻探过程中存在泥浆、砂砾等固体颗粒，就会与涂层发生颗粒磨损，大大的影响涂层的使用寿命，而当涂层中存在一定量的高硬度颗粒、耐磨性颗粒后就会显著的提高涂层的耐磨性。

金刚石是自然界最硬的材料，由于其具有优良的物理、化学和机械性能，广受研究者的关注。在涂层中加入金刚石的复合涂层往往具有较高的硬度，优良的耐磨性和耐蚀性。然而目前并没有关于Ni-Mo合金/金刚石复合涂层的相关研究报道，因此研究高硬度的耐磨耐蚀性Ni-Mo合金/金刚石复合涂层，可以改善材料在恶劣环境下的服役情况。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层及其制备方法，采用复合电镀与热处理的方法制备出高硬度的耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层，通过调控涂层中的金刚石体积分数和Mo元素的含量，可以有效的解决不锈钢表面耐磨损和硬度不高的技术问题，以及进一步提升不锈钢表面的耐蚀性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层，该复合涂层电镀于不锈钢基体上，所述复合涂层是由Ni-Mo合金和金刚石颗粒组成，所述金刚石颗粒均匀分布于Ni-Mo合金中；所述金刚石颗粒的粒径分布于700nm～1μm。

该复合涂层为纳米晶结构，晶粒大小分布在9.36～10.55nm。

所述Ni-Mo合金中，Ni元素的原子百分含量为76～87％，Mo元素的原子百分含量为13～24％；所述复合涂层中，金刚石颗粒的体积百分含量为12～21％。

该复合涂层的显微硬度1000～1200HV。

该复合涂层的磨损率为2.26×10^-5～7.04×10^-6mm³/mN。

该复合涂层在10vol.％硫酸溶液中腐蚀一周后的失重小于5×10^-3mg/cm²·h。

该复合涂层的结合力采用拉伸试验的方法进行测试，镀层的结合力范围为50～60MPa。

所述高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层的制备方法：首先采用复合电镀的方式在不锈钢基体上制备Ni-Mo合金/金刚石复合涂层，涂层再经热处理后，即获得所述高硬度耐磨耐蚀的Ni-Mo合金/金刚石复合涂层。该方法具体包括如下步骤：