本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐磨耐腐蝕梯度涂層鎂合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，導(dǎo)熱性、切削加工性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使得鎂合金在汽車、電子、電器、交通、航天、航空和國(guó)防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
近年，鎂合金應(yīng)用逐年提高，但一些尚待解決的問(wèn)題使得鎂合金的應(yīng)用成本仍然很高。因?yàn)殒V的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，極易與氧氣、氮?dú)?、水、CO2、SO2等發(fā)生反應(yīng)而生成致密度系數(shù)較低的一層非金屬膜，這層膜不能對(duì)金屬基體起到有效的保護(hù)作用。另外，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.34eV，是常用金屬結(jié)構(gòu)材料中最低的，當(dāng)與其它金屬接觸時(shí)，易發(fā)生電偶腐蝕而加速溶解。還有，鎂合金的燃點(diǎn)低，在熔煉過(guò)程中極易燃燒，因此必須采取保護(hù)措施，工業(yè)生產(chǎn)中主要采用鹽類熔劑或氣體保護(hù)，前者易造成鑄件夾雜，影響產(chǎn)品質(zhì)量，釋放的HCl等氣體污染環(huán)境；或者多采用SF6氣體，對(duì)人體無(wú)害，但由于SF6是使地球氣候變暖的溫室氣體，其溫室作用是CO2的23900倍。而且鎂合的硬度較低，這就導(dǎo)致其耐磨性差。這些都成為限制鎂合金應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種耐磨耐腐蝕梯度涂層鎂合金，能夠在鎂合金表面制得結(jié)合強(qiáng)度高，耐蝕、耐磨性好的涂層。同時(shí)又能盡量降低成本，減小對(duì)環(huán)境的污染。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種耐磨耐腐蝕梯度涂層鎂合金，其包括附著在鎂合金表面的NiCrBSi粘結(jié)底層，以及附著在該NiCrBSi粘結(jié)底層上的Al2O3/SiC陶瓷涂層，其中NiCrBSi粘結(jié)底層厚度為150-200μm，Al2O3/SiC陶瓷涂層厚度為350-700μm。
本發(fā)明還提供所述一種耐磨耐腐蝕梯度涂層鎂合金的制備方法，所述方法包括：
(1)將鎂合金基體表面噴砂粗化；
(2)將粗化后的鎂合金基體壓縮空氣噴吹，丙酮洗滌并干燥；
(3)在干燥的鎂合金基體表面用火焰噴涂NiCrBSi粘結(jié)底層，噴涂距離為100mm～150mm，噴涂角度為60°～90°之間，送粉氣流量為0.6～0.8m3/h，涂層厚度為150-200μm；
(4)在NiCrBSi粘結(jié)底層上等離子噴涂Al2O3/SiC陶瓷涂層，噴涂距離為100mm～150mm，等離子焰流軸線與被噴涂試樣表面的角度不應(yīng)小于45°，噴涂角度在45°～90°之間，送粉氣流量為0.6～0.8m3/h，涂層厚度為350-700μm。
相較于其他的粘結(jié)底層，本發(fā)明采用NiCrBSi作為粘結(jié)底層，其起到了降低熱處理溫度、改善基體與工作層連接性質(zhì)的作用，實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)合。
本發(fā)明所述的NiCrBSi，其各成分之間比例不做特定限定，各個(gè)成分只要達(dá)到有效量即可。例如，其含量為Cr 14-18wt％、B 3-4.5wt％、Si 3.5-5.5wt％，Ni余量。
所述Al2O3/SiC陶瓷涂層中，Al2O3與SiC的比例，同樣是各成分在有效量范圍內(nèi)即可，例如Al2O3:SIC摩爾比為7-3:1。
SiC由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長(zhǎng)使用壽命1～2倍；同時(shí)其耐熱，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。因此本發(fā)明將SiC與Cr2O3聯(lián)用，其不僅耐磨性能出色，同時(shí)具有極強(qiáng)的防腐蝕性能。
優(yōu)選的，本發(fā)明在鎂合金基體表面噴砂粗化處理之前，將鎂合金基體加熱到80-100℃。噴涂前對(duì)基體材料進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，可以消除試樣表面的水分和濕氣，提高噴涂粒子與基底接觸時(shí)的界面溫度，減少因基體材料與涂層材料的熱膨脹差異造成的應(yīng)力導(dǎo)致的涂層開裂，從而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明選用NiCrBSi合金粉末作為梯度陶瓷涂層中間層。NiCrBSi合金粉末是使用溫度較高、高溫綜合性能優(yōu)異的合金粉末。Cr的硬度高，生成的Cr2O3氧化膜不僅能阻止氣體對(duì)涂層的進(jìn)一步氧化，同時(shí)還可以增強(qiáng)涂層的耐磨性。。
本發(fā)明的涂層顯微硬度大于1020HV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鎂合金基體的顯微硬度(不到100HV)，大大提高了其耐磨性能。
采用鹽水浸泡試驗(yàn)，也稱全浸腐蝕試驗(yàn)。24h后結(jié)果如下，未噴涂試樣腐蝕劇烈，腐蝕嚴(yán)重，表面形成大量黑色點(diǎn)蝕坑，表面變的凹凸不平，有大量腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生。而噴涂試樣腐蝕緩慢，基本未受到腐蝕。
本發(fā)明的制備方法制備得到的鎂合金，其硬度高，耐磨并耐腐蝕，性能優(yōu)異。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
按照下述工藝步驟制備耐磨耐腐蝕鎂合金：
(1)將鎂合金基體表面噴砂粗化；
(2)將粗化后的鎂合金基體壓縮空氣噴吹，丙酮洗滌并干燥；
(3)在干燥的鎂合金基體表面用火焰噴涂NiCrBSi粘結(jié)底層，噴涂距離為100mm，噴涂角度為60°之間，送粉氣流量為0.6m3/h，涂層厚度為150μm；
(4)在NiCrBSi粘結(jié)底層上等離子噴涂Al2O3/SiC陶瓷涂層，噴涂距離為100mm，等離子焰流軸線與被噴涂試樣表面的角度不應(yīng)小于45°，噴涂角度在45°，送粉氣流量為0.6m3/h，涂層厚度為350μm。
所述方法得到的耐磨耐腐蝕鎂合金，包括附著在鎂合金表面的NiCrBSi粘結(jié)底層，以及附著在該NiCrBSi粘結(jié)底層上的Al2O3/SIC陶瓷涂層。
實(shí)施例2
按照下述工藝步驟制備耐磨耐腐蝕鎂合金：
(1)將鎂合金基體表面噴砂粗化；
(2)將粗化后的鎂合金基體壓縮空氣噴吹，丙酮洗滌并干燥；
(3)在干燥的鎂合金基體表面用火焰噴涂NiCrBSi粘結(jié)底層，噴涂距離為150mm，噴涂角度為90°，送粉氣流量為0.8m3/h，涂層厚度為200μm；
(4)在NiCrBSi粘結(jié)底層上等離子噴涂Al2O3/SIC陶瓷涂層，噴涂距離為150mm，等離子焰流軸線與被噴涂試樣表面的角度不應(yīng)小于45°，噴涂角度在90°，送粉氣流量為0.8m3/h，涂層厚度為700μm。
所述方法得到的耐磨耐腐蝕鎂合金，包括附著在鎂合金表面的NiCrBSi粘結(jié)底層，以及附著在該NiCrBSi粘結(jié)底層上的Al2O3/SIC陶瓷涂層。
實(shí)施例3
按照下述工藝步驟制備耐磨耐腐蝕鎂合金：
(1)將鎂合金基體表面噴砂粗化；
(2)將粗化后的鎂合金基體壓縮空氣噴吹，丙酮洗滌并干燥；
(3)在干燥的鎂合金基體表面用火焰噴涂NiCrBSi粘結(jié)底層，噴涂距離為130mm，噴涂角度為70°，送粉氣流量為0.7m3/h，涂層厚度為170μm；
(4)在NiCrBSi粘結(jié)底層上等離子噴涂Al2O3/SIC陶瓷涂層，噴涂距離為170mm，等離子焰流軸線與被噴涂試樣表面的角度不應(yīng)小于45°，噴涂角度在60°，送粉氣流量為0.7m3/h，涂層厚度為500μm。
所述方法得到的耐磨耐腐蝕鎂合金，包括附著在鎂合金表面的NiCrBSi粘結(jié)底層，以及附著在該NiCrBSi粘結(jié)底層上的Al2O3/SIC陶瓷涂層。