[发明专利]一种进一步提高高熵合金涂层耐磨性的方法

说明书

一种进一步提高高熵合金涂层耐磨性的方法，属于表面涂层领域。使用气雾化法制备的高熵合金粉末作为原材料，通过超音速火焰喷涂技术制得高熵合金涂层，采用快速激光重熔技术对涂层进行后处理提高涂层的硬度和耐磨性能。通过本发明使用的方法对高熵合金涂层进行处理后，涂层具有致密的微结构且保留了高熵合金粉末具有简单固溶体相结构，同时涂层的硬度和耐磨性能大大提升。本发明提供的方法可以应用于表面磨损防护领域，为高熵合金的应用提供新思路。

技术领域：

本发明属于表面涂层领域，具体涉及一种提高高熵合金涂层耐磨性的方法。

背景技术：

高熵合金由于其本身特殊的元素组成，使得其表现出优异的力学性能，如传统合金很难达到的高硬度、高强度、高耐腐蚀性与高温抗氧化性等。这些优异的性能使得高熵合金可以通过表面涂层技术在基体材料表面制备保护性涂层以提高材料机械性能、使用寿命等。超音速火焰喷涂技术(High Velocity Oxygen Fuel，HVOF)作为一种制备保护性涂层的技术手段，尤其在制备耐磨涂层方面，具有很多的应用。由于该喷涂技术具有粒子飞行速度高的特点，飞行粒子高速撞击基体后可以产生高致密度涂层，制备得到的涂层具有较高的致密度和与基体的结合强度。但是，该技术对粉末粒子的加热时间短，难以熔化喷涂粒子，尤其在制备具有较高熔点的高熵合金涂层时，形成的涂层具有较多的孔隙和微裂纹等。这些涂层组织缺陷大大降低了涂层的耐磨性能。因此，本发明提出一种提高高熵合金涂层耐磨性的方法，通过本发明方法制备的高熵合金涂层具有优异的耐磨性能，能够有效减少材料的磨损。

发明内容：

本发明的目的在于，进一步提高高熵合金涂层耐磨性的方法，通过该方法制备的涂层具有组织致密，孔隙率低，硬度高，耐磨性好等特点，能够有效保护基体材料。

本发明一种进一步提高高熵合金涂层耐磨性的方法，其特征在于：高熵合金由Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni元素组成，各元素的摩尔百分含量为：Al 0-25％、Ti 5-33％、Cr 5-33％、Fe 0-25％、Co 5-33％、Ni 5-33％，优选摩尔百分含量为：Al 8-15％、Ti 15-25％、Cr 15-25％、Fe 15-25％、Co 15-25％、Ni 15-25％。

上述成分的高熵合金经超音速火焰喷涂和快速激光重熔后得到组织结构致密、硬度高、耐磨性能优异的高熵合金涂层。提高高熵合金涂层耐磨性的方法，包括有以下步骤：

(1)通过气雾化法制备高熵合金球形粉末，粉末各元素的摩尔百分含量为：Al 0-25％、Ti 5-33％、Cr 5-33％、Fe 0-25％、Co 5-33％、Ni 5-33％，优选摩尔百分含量为：Al8-15％、Ti 15-25％、Cr 15-25％、Fe 15-25％、Co 15-25％、Ni 15-25％；粉末经干燥、筛分后用于制备高熵合金涂层；

(2)喷涂前对基体材料进行表面处理，使用酒精清洗基体表面，基体材料经过烘干后使用粒度为200目的棕刚玉对其表面进行喷砂；喷砂结束后，使用酒精对基体材料进行超声清洗，去除表面残留颗粒；

(3)将烘干过的基体材料安装在固定夹具上，采用喷枪束流对基体材料预热2-3个循环，使基体材料表面获得温度为200-300℃以提高涂层材料的沉积率、涂层与基体的结合强度等；

(4)使用设定的喷涂工艺参数进行喷涂制得超音速火焰喷涂涂层；

(5)对得到的超音速火焰喷涂涂层表面依次使用200目、400目、600目、800目和1000目的砂纸进行磨抛处理，去除表面氧化层，并使用酒精清洗涂层表面，烘干；

(6)将步骤(5)所得样品固定在加热台上，设定加热温度为200℃-300℃；将加热台置于工作台上，使用设定的激光加工工艺参数对超音速火焰喷涂涂层进行快速激光重熔，激光重熔的过程一直保持加热台对基体的加热，最终得到耐磨性能优异的高熵合金涂层。