[发明专利]一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层及其制备方法

说明书

一种真空无压烧结多元Fe‑Si合金涂层及其制备方法，采用金属材料作基体，先作基体表面处理，并配以碳化硅粉、铬粉、铁粉、硅粉和钼粉为组分，聚氧硅烷为胶粘剂的混合浆料，将混合浆料涂覆于基体表面，经低温固化，真空高温无压烧结，获得多元Fe‑Si合金涂层；它克服了现有真空热压烧结法制备的Fe‑Si合金脆性大，加工效率低，设备复杂，以及熔融渗硅法和化学气相沉积法制备的Fe‑Si合金涂层薄、熔渗时间长，溶剂对容器产生侵蚀，SiCl₄分解产生的Cl^‑1离子对设备的腐蚀以及涂层表面需清理等缺陷；通过控制合金中的各成分含量，实现多元Fe‑Si合金涂层的组织结构、硬度、耐磨性和抗氧化性调控；可广泛应用于能源、冶金、化工等领域中高温工作的零部件的表面防护。

技术领域

本发明涉及一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层及其制备方法。

背景技术

Fe-Si合金是一种具有高磁导率、低磁致伸缩系数、高频下低铁损和负的电阻温度系数等性能的优异软磁材料，它还有优良的耐磨、耐热浓硫酸腐蚀和抗高温氧化性能，它在功能材料和结构材料领域都有着广阔的应用前景；目前， Fe-Si合金的制备方法主要有真空热压烧结法、热轧冷轧复合轧制法、熔融渗硅法和化学气相沉积法。但硅含量较高的Fe-Si合金脆性大，限制了该合金的应用范围；近年来，有人试图在多元Fe-Si中加入Cu来提高多元Fe-Si合金的韧性，但效果不明显。在金属材料表面制备Fe-Si合金涂层可以较好地解决Fe-Si合金的脆性问题，例如用熔融渗硅法和化学气相沉积法可以得到不同原子比的铁、硅合金涂层；但用碳化硅粉、铬粉、铁粉、硅粉、钼粉作为主要原料，真空无压烧结多元Fe-Si合金基合金涂层正待研究与开发中。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层，该多元Fe-Si合金涂层既具有优异的耐磨，耐热，抗高温氧化性能，还具有与基体结合紧密，涂层成分可调，应用范围广泛，设备维护费用低，能批量生产，节能环保和易于普及推广。

为实现上述目的，一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层，其选用金属材料作基体，先将基体表面进行前处理，再配以碳化硅粉、铬粉、铁粉、硅粉和钼粉为组分，聚氧硅烷为胶粘剂的混合浆料，将混合浆料涂覆在前处理好的基体表面，进行低温固化，再经真空高温无压烧结，获得多元Fe-Si合金涂层；涂层各组分的质量百分含量为：

铬粉 15～32%

铁粉 7～18%

硅粉 2～12%

钼粉 2～12%

碳化硅 余量

聚氧硅烷以碳化硅粉、铬粉、铁粉、硅粉和钼粉质量之和的80%添加。

为实现上述目的的最佳效果，其进一步的措施是：

一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层，其涂层各组分质量百分含量为：

铬粉 18%

铁粉 12%

硅粉 6%

钼粉 6%

碳化硅 余量

聚氧硅烷以碳化硅粉、铬粉、铁粉、硅粉和钼粉质量之和的80%添加。

一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层，其涂层各组分质量百分含量为：

铬粉 32%

铁粉 8%

硅粉 10%