[发明专利]一种在钴基合金表面制备钴基涂层的方法

说明书

本发明属于合金材料表面改性处理技术领域，尤其涉及一种在钴基合金表面制备钴基涂层的方法，该方法具体为：首先将钴粉、铬粉、钼粉和铝粉按比例进行湿磨得到混合物粉末，烘干后选取合适粒度的混合粉末进行真空热压烧结制成钴基合金基体，向原料粉末中掺杂Y₂O₃湿磨再经真空热压烧结制成电极材料，然后采用高能微弧合金化法在氩气保护下将电极材料沉积到钴基合金基体表面，制备得到钴基/Y₂O₃涂层，该层与基体呈冶金结合，使掺杂Y₂O₃的涂层致密性提高，表面无明显缺陷。本发明工艺重复性好，工艺可行，获得的高耐蚀耐磨涂层进一步拓宽了钴基合金的应用范围。

技术领域

本发明属于合金材料表面改性处理技术领域，尤其涉及一种在钴基合金表面制备钴基涂层的方法。

背景技术

钴基合金具有良好的高温性能，优异的热强性、耐蚀性及耐热疲劳性能，使其广泛应用于条件比较恶劣，抗磨损、抗腐蚀性能要求较高的领域，如航空工业、核工业和医用生物材料等领域。目前国内关于制备钴基合金的方法主要是铸造法和粉末冶金法，铸造得到的钴基合金尺寸精度高，表面光洁，不用机械加工，但在工艺实施中会出现缩松氧化等缺陷，严重影响合金的性能。与铸造法相比，采用粉末冶金工艺，不仅可以使得高温合金材料综合力学性能明显提高，而且可以得到偏析少、组织相对均匀、热加工性能良好的高温合金。然而钴基合金的发展已经趋于成熟，能否进一步拓宽其应用领域是研究人员需要考虑的。

无论是在航空，或是在生物医学牙齿中，在行使其功能时，钴基合金会与周围复杂多变的环境发生化学、电化学反应，引起腐蚀。因此，需对其进行表面改性以扩大其在复杂严苛领域的应用。钴基表面改性的方法有离子镀、电镀等方法，但是得到的涂层表面缺陷很大，而热喷涂工艺制备的涂层孔隙率高，长期使用后涂层与基体易脱落。

发明内容

高能微弧合金化(HEMAA)是一种简单易控且成本低的表面处理技术，能够在金属及合金表面沉积涂层。该涂层与基体界面为冶金结合，结合强度高，通过该技术进行处理，具有非常方便、灵活、易操作等特点，同时也更环保。

本发明通过对合金表面进行改性的方法，在不改变钴基合金成分的前提下选取掺杂稀土元素的钴基合金作为沉积电极，通过高能微弧合金化在钴基合金表面成功制备了一层均匀致密的钴基/Y₂O₃涂层。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

在钴基合金表面制备钴基涂层的方法，具体工艺步骤如下：

(1)选取钴基合金原料粉末，将原料粉末按比例进行配料，在湿式球磨机中进行湿磨，然后将湿磨后的粉末经干燥、过筛后加入石蜡成型剂再经干燥、过筛选取粒径为10～50μm的粉末混合料，并将混合料填充于石墨模具，最后置于真空热压烧结炉中进行真空热压烧结制备得到钴基合金；

(2)将钴基合金原料粉末按比例进行配料，并向其中掺杂占原料粉末总质量0.4～0.6％的Y₂O₃粉末，在湿式球磨机中进行湿磨，然后将湿磨后的粉末经干燥、过筛后加入石蜡成型剂再经干燥、过筛选取粒径为10～50μm的粉末混合料，并将混合料填充于石墨模具，最后置于真空热压烧结炉中进行真空热压烧结制备得到钴基电极；

(3)将钴基合金线切割成1cm×1cm×0.5cm的尺寸后依次采用400，500，800，1000目SiC砂纸打磨，并用丙酮除油作为基体备用；钴基电极则加工成直径8～10mm、长度为50mm的电极棒，用400目砂纸将电极棒表面打磨平整后，用丙酮除油、蒸馏水清洗吹干备用；

(4)采用高能微弧合金化设备，将处理得到的电极棒作为沉积过程中的阳极，钴基合金基体作为沉积过程中的阴极，在氩气保护下进行高能微弧合金化沉积，在基体表面获得均匀致密且结合强度高的钴基/Y₂O₃涂层，涂层厚度为20～30μm；