[发明专利]三元硼化物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三元硼化物及其制备方法和应用，属于金属材料的镀覆领域。其目的是为了提供一种制备简便、成本低的三元硼化物及其制备方法和应用。本发明三元硼化物是由包括26.6份TiO₂、35.9份Cr₂O₃、25.9份B₄C、11.6份C的原料制备得到的；本发明的三元硼化物用于制备铁基耐磨涂层。本发明的三元硼化物可用于增强铁基涂层，采用该三元硼化物制备得到的涂层稀释率低，热影响区小，与基体的结合力强，为冶金结合，涂层的厚度可调，且制造成本低。

技术领域

本发明属于金属材料的镀覆领域，特别是涉及一种用于铁基耐磨涂层的三元硼化物及其制备方法和应用。

背景技术

Fe60合金粉末是典型的激光制备高硬度高耐磨合金涂层的原材料之一，其缺点是熔点较高、自熔性较差、激光熔覆层裂纹敏感性大、容易产生气孔等，这些缺点限制了其应用的广泛性。特别是当利用激光熔覆沉积制备大尺寸高厚度(＞3mm)摩擦零件时，应力和组织相变应力导致的裂纹使制约激光成形高性能摩擦零件的关键难题。因此，对于激光增材制造高耐磨铁基合金零件，需要从合金成分设计入手、通过添加增强增韧成分形成新的合金成分体系，研究激光增材制造调控组织结构与性能新方法。

三元硼化物具有高硬度、高弯曲强度、低密度、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，以及与钢基体的热膨胀系数接近等特性，是钢基体理想的覆层材料。铁基合金来源广泛、价格低廉，在低于200℃时硬度及性能良好，但是在熔覆用铁基合金粉末中加入三元硼化物，以此来制备高耐磨铁基涂层的研究却不多见。

目前研究较多的三元硼化物为Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB，虽然具有较高的硬度、耐磨性、耐蚀性，但是由于含有金属钼、钨，价格很高。本发明旨在研发低成本三元硼化物，并用与增强铁基合金，提高铁基涂层的耐磨性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备简便、成本低的三元硼化物及其制备方法和应用，本发明的三元硼化物用于强化铁基耐磨涂层，得到的涂层具有较高硬度和极佳的耐磨损性能，成本低，易于实现工业化。

本发明涉及一种三元硼化物，所述三元硼化物为Cr_0.5Ti_0.5B₂。

优选地，所述三元硼化物是由包括26.6份TiO₂、35.9份Cr₂O₃、25.9份B₄C、11.6份C的原料制备得到的；

以上份数均为质量份数。

本发明还涉及一种三元硼化物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

按照质量份数分别称取26.6份TiO₂粉末、35.9份Cr₂O₃粉末、25.9份B₄C粉末、11.6份C粉，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入聚乙烯醇和纯净水；经过球磨混料、喷雾造粒、反应烧结制备得到Cr_0.5Ti_0.5B₂，即三元硼化物。

优选地，所述聚乙烯醇的加入量为混合粉末1的1.5wt％。

优选地，所述纯净水的加入量是1kg混合粉末1中加入1L纯净水。

优选地，所述球磨混料中球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h。

优选地，所述烧结的烧结制度为：Ar₂保护，控制温度在1300～1400℃，保温时间2h，随炉冷却。

优选地，所述制备得到的三元硼化物的粒径为90～150μm。