[发明专利]一种含Y2O3的高铬铁基涂层

说明书

一种含Y2O3的高铬铁基涂层，添加1%(质量分数)的Y2O3可以提高等离子喷焊高铬铸铁型铁基合金涂层的耐磨性。加入1%Y2O3并未改变涂层中相的组成，主要都是由面心立方的γ‑(Fe、Ni)固溶体和六方结构的M₇C₃型碳化物构成，但使γ‑(Fe、Ni)固溶体生长晶面由{002}转变为以{111}和{002}晶面为主。由于涂层中Y2O3的加入，稀土氧化物颗粒可作为异质形核核心，细化组织，并抑制碳化物的生长，使其弥散分布于共晶组织中，从而提高喷焊层的显微硬度和耐磨性能。

所属技术领域

本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种含Y2O3的高铬铁基涂层。

背景技术

等离子喷焊是以等离子弧为主要热源，在金属基材表面喷焊合金粉末的方法。可在低等级金属表面制备各种功能涂层，从而改善基体材料的耐磨、耐蚀、耐热等性能。等离子喷焊作为表面强化手段，同传统的堆焊及激光熔覆相比，具有熔覆率高、稀释率低、粉末适用性广等优点。特别是铁基合金涂层，由于与基体具有良好的结合性，并且加入适量的铬可以形成共晶组织，生成大量碳化物，因而具有较好的耐磨性能。但其碳化物多为粗大的板条状， 脆性较大，容易开裂。一般来说，粗大组织耐磨性也相对较低。

目前对等离子喷焊涂层的研究主要集中在耐磨性能方面，特别是镍基和钴基合金研究相对较多。近十几年来，由于稀土或稀土氧化物具有独特的物理化学特性而被广泛地应用于电解沉积，激光熔覆及热喷涂等表面改性方面，适量的稀土氧化物可以起到细化喷焊层组织的作用，这主要是由于稀土作为表面活性元素，能降低界面能，并且可以作为异质形核核心，从而使形成临界晶核的自由能降低，形核质点数量增加，实现晶粒的细化。另外由于稀土为内吸附元素，在晶界表面聚集，阻碍了碳化物的生长，可以使细小的碳化物均匀分布于基体中，可有效的提高硬度和耐磨性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善高铬铸铁型铁基合金涂层的耐磨性，设计了一种含Y2O3的高铬铁基涂层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含Y2O3的高铬铁基涂层的制备原料包括：基材是供货状态的Q235钢。喷焊所用的合金粉末为高碳高铬、较高B、Si和较低Ni含量的高铬铸铁型铁基合金粉末。

含Y2O3的高铬铁基涂层的制备步骤为：采用了两种粉末，1是未添加Y2O3的铁基粉，2 为铁基粉与Y2O3的混合粉，二者按质量比为99:1均匀混合。采用PTA400E型等离子设备进行表面喷焊。观察到涂层成形性良好，表面光滑，无宏观气孔和裂纹。

含Y2O3的高铬铁基涂层的检测步骤为：垂直于喷焊层截取试样制成金相样，分别在ZEISS金相显微镜、JSM-6490LV扫描电镜上观察试样组织，采用D8 A型X射线衍射仪分析涂层的相组成。显微硬度在HV-1000型显微硬度计上测试，所用载荷为0.98N，自近表面区向熔合区进行测试。在MM-200型滑动磨损试验机上进行环块磨损实验，对磨环为模具钢表面激光熔覆Ni+40%WC涂层，60HRC，实验载荷为49N，转速为400r/min，耐磨性以质量损失法表征。

所述的含Y2O3的高铬铁基涂层，1% Y2O3的加入并未改变熔覆层的相组成，主要由面心立方的γ-(Fe，Ni)固溶体和六方结构的M₇C₃型碳化物(M=Cr，Fe，Mo)构成的过共晶组织。

所述的含Y2O3的高铬铁基涂层，1%Y2O3的加入明显细化了熔覆层的组织，并且使γ-( Fe，Ni)固溶体生长晶面由{002}转变为以{111}和{002}晶面为主。

所述的含Y2O3的高铬铁基涂层，加入1%Y2O3使涂层的显微硬度由表至心部约提高50-120HV_0.1，在磨损50min的条件下，约耐磨性约提高7.5倍。

本发明的有益效果是：