[发明专利]一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层，其特征是：NbC强化且具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层包含NbC相和Nb在Fe中的固溶体相，这两相的晶粒尺寸都是纳米级的，所述纳米晶涂层中NbC相是电火花沉积过程中原位生成的，NbC相的质量分数大于4.1%，所述纳米晶涂层的硬度梯度是指，由纳米晶涂层表面至工件，涂层的硬度逐渐减小。

2.一种根据权利要求1所述的一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层的制备方法，其特征是采用电火花沉积工艺对该涂层进行制备，具体的工艺步骤如下：

（1）对将用于电火花沉积的合金模具钢基体材料进行表面处理，包括除锈，除油，如果表面有裂纹，先进行车削以消除裂纹层；

（2）采用碳的质量分数大于等于0.3%，小于等于0.6%，并以渗碳体为强化相的钢铁材料作为电极材料在合金模具钢表面进行电火花沉积，沉积过程中采用惰性气体进行保护，沉积的具体工艺参数为：输出功率为1500~3000W，输出电压为200~300V，沉积速率为5-10min/cm²；

（3）采用纯Nb棒作为电极材料在第（2）步骤中制备获得的涂层表面进行电火花沉积，沉积过程中采用惰性气体进行保护，沉积的具体工艺参数为：输出功率为500~3000W，输出电压为100~300V，沉积速率为0.5-10min/cm²；

（4）采用碳的质量分数大于等于0.6%，小于等于6.1%，并以渗碳体为强化相的钢铁材料作为电极材料在上一步骤中制备获得的涂层表面进行电火花沉积，沉积过程中采用惰性气体进行保护，沉积的具体工艺参数为：输出功率为500~3000W，输出电压为100~300V，沉积速率为0.5-10min/cm²；

（5）采用纯Nb棒作为电极材料在上一步骤中制备获得的涂层表面进行电火花沉积，沉积过程中采用惰性气体进行保护，沉积的具体工艺参数为：输出功率为500~3000W，输出电压为100~300V，沉积速率为0.5-10min/cm²；

（6）依次重复上述第（4）和第（5）步骤，使得涂层的厚度大于等于15μm，小于等于100μm。

3.根据权利要求2所述的一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层的制备方法，其特征是：所述纳米晶耐磨涂层中NbC相形成时其碳元素来自于以渗碳体为强化相的钢铁电极材料。

4.根据权利要求2所述的一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层的制备方法，其特征是：随着涂层厚度的增加，第（4）步骤中所用以渗碳体为强化相的钢铁电极材料的碳含量逐渐增大，每一次比前一次增大的范围是0.1%≤C wt%≤3.3%。

5.根据权利要求2所述的一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层的制备方法，其特征是：随着涂层厚度的增加，第（5）步骤中所使用的输出功率和输出电压不变或逐渐变小。

6.根据权利要求2所述的一种NbC强化具有硬度梯度的纳米晶耐磨涂层的制备方法，其特征是：随着涂层厚度的增加，第（5）步骤中所使用的沉积速率逐渐变大。