[发明专利]一种钼掺杂复合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钼掺杂复合涂层及其制备方法，所述复合涂层由喷涂粉末喷涂而成，所述喷涂粉末为含有金属钼掺杂的铁基非晶合金粉末。本发明通过将金属钼粉末与铁基非晶合金粉末的复合粉加入混料机中预混，然后加入球磨机中进行球磨处理得复合喷涂粉末；对铁基基板表面进行除油、粗化及预热处理；采用超音速火焰喷涂技术将复合喷涂粉末沉积至铁基基板表面，得到钼掺杂复合涂层。本发明复合涂层组织均匀且同时具有低的孔隙率、优异的结合强度和断裂韧性，以及良好的自润滑减磨性能和耐腐蚀性能，能对不锈钢材料在磨损和盐类腐蚀交互的工况下起到很好的防护作用。

技术领域

本发明属于金属复合涂层技术领域，特别涉及一种钼掺杂复合涂层及其制备方法。

背景技术

热喷涂涂层能有效提高各类机械零部件在磨擦载荷和腐蚀环境下的使用时长。如今，社会和科学技术的发展对涂层在高载荷以及交互工况下的使用提出更高的要求。这就要求涂层同时具备优异的耐磨和耐腐蚀性能。得益于原子长程无序的组织结构，非晶合金和涂层展现出较好的硬度、耐磨及耐腐蚀性能，有望应用在海洋工程、石油开采和军工等领域。在众多非晶涂层中，铁基非晶涂层的研究和性能应用最为广泛和集中，然而铁基非晶涂层组织主要由脆性大的玻璃相构成，且硬度相对不高。为了进一步开发能应用在如石油开采行业的柱塞、具有腐蚀介质环境的模具钢以及常见的不锈钢工件上的苛刻工况下服役的高性能铁基非晶涂层意义极大。Jiang等人将9-23wt.％的钼合金粉混合至铁基非晶合金粉中，随后制备复合涂层(Jiang C P,Xing Y Z,Zhang F Y,et al.Microstructure andcorrosion resistance of Fe/Mo composite amorphous coatings prepared by airplasma spraying[J].矿物冶金与材料学报,2012,19(7):657-662.)。研究表明钼合金的自粘接性和较低的热膨胀系数有利于复合涂层获得致密的结构。然而钼合金有低温脆性以及其合金元素易于高温氧化，这些特性皆不利于制备高性能的非晶复合涂层。相较而言，纯金属钼具有良好的导热性能，塑韧性远高于铁基非晶合金，且其易于在高温条件或摩擦载荷下只形成氧化钼，并起到自润滑减磨作用。因此，开发钼掺杂的复合涂层从理论上可解决现有技术制备的非晶合金涂层脆性大和致密度不高等性能瓶颈，延长工件在复杂工况下的服役寿命。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明的目的是提出一种钼掺杂复合涂层及其制备方法，该涂层同时具有组织均匀，低孔隙率和高结合强度，高耐磨和高耐蚀性等特点，能对不锈钢材料起到很好的防护作用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钼掺杂复合涂层，所述复合涂层由喷涂粉末喷涂而成，所述喷涂粉末为含有金属钼掺杂的铁基非晶合金复合粉末。

优选的，所述喷涂粉末按体积百分比计，包括10～30vol％的金属钼粉末和70～90vol％的铁基非晶合金粉末。

优选的，所述含有金属钼掺杂的铁基非晶合金复合粉末按质量百分比计，包括31.9～45.9wt％的Fe、27.4～49.4wt％的Mo、15.7～22.5wt％的Cr、1.5～2.1wt％的C、1.3～1.8wt％的B及0.2～0.3wt％的Si。

优选的，所述的金属钼粉末粒径为1～10μm，所述钼粉末纯度≥96％。

优选的，所述的铁基非晶合金粉末粒径为400～200目，粉末纯度≥99％。

一种如上述钼掺杂复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属钼粉末与铁基非晶合金粉末的复合粉加入高效混料机中预混；

(2)将步骤(1)预混后的混合粉加入高能球磨机中进行球磨处理得复合喷涂粉末；

(3)对铁基基板表面进行除油、粗化及预热处理；