一種用于熱噴涂的抗氧化鐵基合金涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱噴涂涂層材料及其制備方法，具體的說是一種用于熱噴涂的抗氧化鐵基合金涂層及其制備方法，屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通過熱噴涂施加的涂層已知早被用于許多應(yīng)用。例如，在車用發(fā)動機中，油潤滑的汽缸跑合面的表面已經(jīng)特別是通過等離子噴涂進行涂覆有相當(dāng)長的一段時間，所述涂層尤其是能顯著降低活塞環(huán)與汽缸壁之間的摩擦系數(shù)，從而顯著減少活塞環(huán)和汽缸的磨損，使得發(fā)動機使用壽命增長，保養(yǎng)周期(例如換油)延長，還使發(fā)動機性能顯著提高。
[0003]與其它涂層相比，鐵基熱噴涂涂層具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能、磁學(xué)性能和耐腐蝕性能。同時，鐵基系列涂層具有豐富的自然資源、低廉的材料成本，從而引起人們的研宄熱潮。但是，同其他涂層一樣，在傳統(tǒng)的宏觀力學(xué)性能測試中，鐵基涂層往往發(fā)生非均勻變形，塑性變形集中在少數(shù)的剪切帶，表現(xiàn)為宏觀脆性。鐵基涂層的這一特點很大程度上限制了其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，如何在保持鐵基非晶高強度的前提下，提高鐵基非晶的塑性變形能力，增加韌性，是推廣鐵基涂層應(yīng)用過程中亟需解決的現(xiàn)實問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種用于熱噴涂的抗氧化鐵基合金涂層及其制備方法，能夠?qū)Υ嘈缘蔫F基涂層進行增韌改良，同時保留其固有的高強度，高耐磨性特點，為大范圍的工程應(yīng)用提供可能。
[0005]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案:提供一種用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:4.6-5.3%，C:0.36-0.45%，S1:0.8-2.0%，Mn:1.5-2.4%，Cu:0.26-0.37%，Sn:0.49-0.61%，Al:0.62-0.88%，N1:0.5-1.7%，且滿足 Mn 和 Ni 之和為 2.2-4.2%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為3.2-4.8%，鑭系稀土:0.53-0.75%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鐘:11_23%，鋱:4-9%，釓:13-17%，鐠:17_21%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0006]本發(fā)明的進一步限定技術(shù)方案，前述的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:4.6%，C:0.36%，Si:0.8%, Mn:1.5%，Cu:0.26%，Sn:0.49%，Al:0.62%，Ni:0.5%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為3.2%，鑭系稀土:0.53%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鐘:11%，鋱:4%，釓:13%，鐠:17%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0007]前述的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:4.8%，C:0.41%，S1:1.3%，Mn:1.9%，Cu:0.31%，Sn:0.53%，Al:0.73%，N1:0.9%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為 3.6%，鑭系稀土:0.65%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鈰:17%，鋱:6%，釓:15%，鐠:19%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0008]前述的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:5.3%，C:0.45%，S1:2.0%，Mn:2.4%，Cu:0.37%，Sn:0.61%，Al:0.88%，N1:1.7%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為 4.8%，鑭系稀土:0.75%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鈰:23%，鋱:9%，釓:17%，鐠:21%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0009]前述的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層的制備方法，包含以下步驟:
(1)將待噴涂基體表面采用噴砂工藝進行粗糙化處理、清洗處理；
(2)采用氣霧化方法制備噴涂粉末，按照前述的重量百分比配方配制鐵基合金，然后熔融該合金，采用氣霧化方法制備鐵基合金粉末；
(3)在等離子噴涂設(shè)備中，將鐵基合金粉末裝入送粉器，將待噴涂工件安裝到旋轉(zhuǎn)工裝上，進行噴涂，得到鐵基復(fù)合涂層，其微觀結(jié)構(gòu)以奧氏體為基體，其中分散Cr7C3強化相。
[0010]前述的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層的制備方法，噴涂參數(shù)設(shè)置為:工作電流彡600A ;電弧電壓彡80V ;氬氣壓力0.6-0.85MPa ;氬氣流量25_45L/min ;氫氣壓力0.30-0.35MPa ;氫氣流量 2.0-3.0L/min ;送粉速率 85_130g/min ;噴涂距離 90_150mm ;噴涂角度為45° -75。?
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明鐵基復(fù)合噴涂粉末具有較好的抗高溫氧化性，能避免噴涂過程中被過度氧化，從而提高了噴涂后涂層內(nèi)部結(jié)合的致密性，同時噴涂后涂層中孔隙大小適中、形狀圓滑，有效減少了裂紋的產(chǎn)生，因此能夠很好地起到缸體的儲油功能。該鐵基復(fù)合噴涂粉末中含有較高含量的Ni，一方面起到了穩(wěn)定涂層奧氏體相、提高涂層韌性的作用；另一方面提高了涂層的耐腐蝕性能。采用等離子噴涂涂層具有良好的耐磨防腐性能，適用于在磨損、腐蝕環(huán)境條件下工作的基體表面。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
本實施例提供一種用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:4.6%，C:0.36%，S1:0.8%，Mn:1.5%，Cu:0.26%，Sn:0.49%，Al:0.62%，N1:0.5%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為 3.2%，鑭系稀土:0.53%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鐘:11%，鋱:4%，釓:13%，鐠:17%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0013]本實施例的用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層的制備方法，包含以下步驟:
(1)將待噴涂基體表面采用噴砂工藝進行粗糙化處理、清洗處理；
(2)采用氣霧化方法制備噴涂粉末，按照前述的重量百分比配方配制鐵基合金，然后熔融該合金，采用氣霧化方法制備鐵基合金粉末；
(3)在等離子噴涂設(shè)備中，將鐵基合金粉末裝入送粉器，將待噴涂工件安裝到旋轉(zhuǎn)工裝上，進行噴涂，得到鐵基復(fù)合涂層，其微觀結(jié)構(gòu)以奧氏體為基體，其中分散Cr7C3強化相；噴涂參數(shù)設(shè)置為:工作電流600A ;電弧電壓80V ;氬氣壓力0.6MPa ;氬氣流量25L/min ;氫氣壓力0.30MPa ;氫氣流量2.0L/min ;送粉速率85g/min ;噴涂距離90mm ;噴涂角度為45°。
[0014]實施例2
本實施例提供一種用于熱噴涂的抗氧化的鐵基合金涂層，該涂層由金屬材料制成的涂層末，其金屬材料的化學(xué)成分按重量百分比為:Cr:4.8%，C:0.41%，S1:1.3%，Mn:1.9%，Cu:0.31%，Sn:0.53%，Al:0.73%，N1:0.9%，Mo、W 至少含有一種，其總含量為 3.6%，鑭系稀土:0.65%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其涂層顯微組織為奧氏體中分散著Cr7C3強化相；所述鑭