本發(fā)明公開了一種雙層高強耐腐蝕鐵基非晶復合涂層的制備方法，屬于非晶涂層制備技術領域。
背景技術：
1967年，人們首次制備出鐵基非晶合金，之后又相繼發(fā)現(xiàn)許多具有優(yōu)異軟磁性能的Fe基非晶態(tài)合金。鐵基非晶合金除了具有一般非晶合金的特性之外，還具有以下幾個方面的優(yōu)點：（1）超高的強度和硬度：Fe基非晶合金內通常非金屬的含量較高，合金內部存在金屬類金屬的化學鍵，使Fe基非晶合金呈現(xiàn)出較高的斷裂強度。FeNbB塊體非晶的斷裂強度達到了4.85GPa，遠高于晶態(tài)超級鋼的2.9GPa，也高于其他塊體非晶。而且，大部分的Fe基非晶合金的顯微硬度達到1000HV。（2）良好的耐磨性能：Fe基非晶合金在室溫甚至在573K的范圍內都具有良好的耐磨性，優(yōu)于普通工具鋼，以及大部分體系的非晶合金。（3）優(yōu)異的耐腐蝕性能：Fe基非晶合金具有高度的均勻性化及能夠在表面形成致密、均勻和覆蓋性良好的純化膜，因而具有良好的耐腐蝕性能，主要體現(xiàn)在優(yōu)異的耐點蝕行為和純化行為。
海洋環(huán)境是一種非常復雜的環(huán)境，海上工作的船舶甲板、海上平臺面臨極為苛刻的服役條件，人們常采用表面涂層來克服這些不利條件，達到防腐蝕、耐磨損的作用，同時為了保證活動人員和設備的安全性，還要求表面涂層具有一定的防滑性能。為此，人們進行了各種嘗試，經(jīng)淘汰過后，目前主要有兩種，有機涂層和金屬陶瓷涂層。有機涂層主要是環(huán)氧樹脂等，它具有良好的防腐蝕性、耐候性、耐水性，施工方便等優(yōu)勢，但是分子鏈結構決定其易老化和易開裂的缺點，同時還存在污染的問題。而金屬陶瓷涂層特點是耐磨性能優(yōu)異，但是耐腐蝕性能較差，而通過激光輻照制備的Fe基非晶態(tài)合金涂層晶化嚴重，甚至全部晶化，使其在拉伸載荷的作用下，形變僅限于高度局域化的剪切帶內，剪切帶一旦萌生，便迅速發(fā)生擴展，導致整體材料快速的斷裂，耐磨強度較低，所以必須開發(fā)一種晶化程度較低的鐵基非晶涂層還滿足現(xiàn)有應用對鐵基非晶涂層同時具有優(yōu)異耐磨型和耐腐蝕性的需求。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術問題：針對現(xiàn)有耐腐蝕Fe基非晶態(tài)合金涂層晶化嚴重，導致其強度較低，耐磨性能不足的缺陷，提供了一種通過等離子噴涂鐵基陶瓷非晶中間層，通過中間層鍍鎳后激光熔覆重新成膜，緩沖晶體晶化程度，增強晶體抗腐蝕性能的同時，有效提高晶體抗磨強度的方法，本發(fā)明通過將混合鐵基粉末熔融并等離子噴涂至不銹鋼鋼板表面，形成晶化度較高的非晶鍍層，隨后通過鍍鎳形成耐腐性性鍍層后，再將其激光熔覆，形成非晶鍍層，通過結晶度較高的中間層，延緩激光熔覆時混合合金二次結晶程度，有效增強晶體力學強度，且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
（1）選取304L不銹鋼鋼板，依次用4#，8#，12#的砂紙打磨其表面，待打磨完成后，用無水乙醇洗滌3～5次后，在室溫下靜置晾干，隨后將其置于120～125℃下預熱處理25～30min，制備得預熱不銹鋼鋼板，備用；
（2）分別稱量45～60份鐵粉、5～8份鉬質量含量為55%鉬鐵粉、2～3份硼質量含量10%硼鐵粉末、15～20份二氧化硅和3～5份二氧化錳置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過300目篩，收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于石墨坩堝中，再將石墨坩堝置于120～130℃真空管式爐中，隨后通氬氣排除空氣，在氬氣氣氛下，保溫預熱10～15min，待預熱完成后，抽真空至15～20Pa，再按8℃/min速率程序升溫至1200～1300℃，保溫熔融10～15min；
（3）待保溫熔融完成后，再通氬氣加壓至1.8～2.0MPa，將熔融后混合球磨粉末霧化制粉，控制導流管直徑為8～10mm，霧化溫度為1250～1400℃，霧化制粉并過300目篩，收集得鐵基合金粉末；
（4）將步驟（1）備用的預熱不銹鋼鋼板置于等離子噴涂裝置中，將上述制備的鐵基合金粉末噴涂至預熱不銹鋼鋼板表面，控制噴涂氬氣氣壓為0.5～0.6MPa，氫氣氣壓0.2～0.3MPa，轉盤送粉速度為1r/min，載氣氣壓為0.3～0.4MPa，載氣流量為6～8L/min，噴槍移動速度為150～180mm/s，控制噴涂厚度為15～25μm，待噴涂完成后，用0.3～0.5MPa壓縮空氣進行噴氣冷卻至室溫，制備得鐵基非晶基層板；
（5）以上述制備的鐵基非晶基層板為陰極，石墨棒為陽極，分別將陰極與陽極浸漬于300g/L氨基磺酸鎳電鍍液中，通過直流電源產(chǎn)生的5A/dm2電流密度鍍膜處理，控制電鍍溫度為40～45℃，電鍍8～10min后，將鍍鎳完成的板材取出并用清水沖洗并自然晾干，制備得鍍鎳非晶涂層；
（6）將上述制備的鍍鎳非晶涂層置于激光涂覆裝置下，設置激光功率為1.8～2.5kW，光斑直徑為3mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在同軸通入氬氣進行保護，待涂覆完成后靜置冷卻45～60min，即可制備得一種雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層。
本發(fā)明制備的雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層孔隙率為0.72～0.75%，表面粗糙度為為9.35～9.42μm，同時顯微硬度高達1280HV，干滑動摩擦條件下，涂層磨損率為基體的1/8，同時純化區(qū)間較寬，點蝕電位為1.2～1.3V。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明制得的雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層具有優(yōu)異的耐磨耐腐蝕性能，在表面涂層材料應用方面有著巨大的潛能；
（2）本發(fā)明制備的雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層鍍層與基體之間結合度高，具有廣泛的應用前景和使用價值。
具體實施方式
選取304L不銹鋼鋼板，依次用4#，8#，12#的砂紙打磨其表面，待打磨完成后，用無水乙醇洗滌3～5次后，在室溫下靜置晾干，隨后將其置于120～125℃下預熱處理25～30min，制備得預熱不銹鋼鋼板，備用；分別稱量45～60份鐵粉、5～8份鉬質量含量為55%鉬鐵粉、2～3份硼質量含量10%硼鐵粉末、15～20份二氧化硅和3～5份二氧化錳置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過300目篩，收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于石墨坩堝中，再將石墨坩堝置于120～130℃真空管式爐中，隨后通氬氣排除空氣，在氬氣氣氛下，保溫預熱10～15min，待預熱完成后，抽真空至15～20Pa，再按8℃/min速率程序升溫至1200～1300℃，保溫熔融10～15min；待保溫熔融完成后，再通氬氣加壓至1.8～2.0MPa，將熔融后混合球磨粉末霧化制粉，控制導流管直徑為8～10mm，霧化溫度為1250～1400℃，霧化制粉并過300目篩，收集得鐵基合金粉末；將步驟（1）備用的預熱不銹鋼鋼板置于等離子噴涂裝置中，將上述制備的鐵基合金粉末噴涂至預熱不銹鋼鋼板表面，控制噴涂氬氣氣壓為0.5～0.6MPa，氫氣氣壓0.2～0.3MPa，轉盤送粉速度為1r/min，載氣氣壓為0.3～0.4MPa，載氣流量為6～8L/min，噴槍移動速度為150～180mm/s，控制噴涂厚度為15～25μm，待噴涂完成后，用0.3～0.5MPa壓縮空氣進行噴氣冷卻至室溫，制備得鐵基非晶基層板；以上述制備的鐵基非晶基層板為陰極，石墨棒為陽極，分別將陰極與陽極浸漬于300g/L氨基磺酸鎳電鍍液中，通過直流電源產(chǎn)生的5A/dm2電流密度鍍膜處理，控制電鍍溫度為40～45℃，電鍍8～10min后，將鍍鎳完成的板材取出并用清水沖洗并自然晾干，制備得鍍鎳非晶涂層；將上述制備的鍍鎳非晶涂層置于激光涂覆裝置下，設置激光功率為1.8～2.5kW，光斑直徑為3mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在同軸通入氬氣進行保護，待涂覆完成后靜置冷卻45～60min，即可制備得一種雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層。
實例1
選取304L不銹鋼鋼板，依次用4#，8#，12#的砂紙打磨其表面，待打磨完成后，用無水乙醇洗滌3次后，在室溫下靜置晾干，隨后將其置于120℃下預熱處理25min，制備得預熱不銹鋼鋼板，備用；分別稱量45份鐵粉、5份鉬質量含量為55%鉬鐵粉、2份硼質量含量10%硼鐵粉末、15份二氧化硅和3份二氧化錳置于球磨罐中，在350r/min下球磨3h，隨后過300目篩，收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于石墨坩堝中，再將石墨坩堝置于120℃真空管式爐中，隨后通氬氣排除空氣，在氬氣氣氛下，保溫預熱10min，待預熱完成后，抽真空至15Pa，再按8℃/min速率程序升溫至1200℃，保溫熔融10min；待保溫熔融完成后，再通氬氣加壓至1.8MPa，將熔融后混合球磨粉末霧化制粉，控制導流管直徑為8mm，霧化溫度為1250℃，霧化制粉并過300目篩，收集得鐵基合金粉末；將預熱不銹鋼鋼板置于等離子噴涂裝置中，將上述制備的鐵基合金粉末噴涂至預熱不銹鋼鋼板表面，控制噴涂氬氣氣壓為0.5MPa，氫氣氣壓0.2MPa，轉盤送粉速度為1r/min，載氣氣壓為0.3MPa，載氣流量為6L/min，噴槍移動速度為150mm/s，控制噴涂厚度為15μm，待噴涂完成后，用0.3MPa壓縮空氣進行噴氣冷卻至室溫，制備得鐵基非晶基層板；以上述制備的鐵基非晶基層板為陰極，石墨棒為陽極，分別將陰極與陽極浸漬于300g/L氨基磺酸鎳電鍍液中，通過直流電源產(chǎn)生的5A/dm2電流密度鍍膜處理，控制電鍍溫度為40℃，電鍍8min后，將鍍鎳完成的板材取出并用清水沖洗并自然晾干，制備得鍍鎳非晶涂層；將上述制備的鍍鎳非晶涂層置于激光涂覆裝置下，設置激光功率為1.8kW，光斑直徑為3mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在同軸通入氬氣進行保護，待涂覆完成后靜置冷卻45min，即可制備得一種雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層。
實例2
選取304L不銹鋼鋼板，依次用4#，8#，12#的砂紙打磨其表面，待打磨完成后，用無水乙醇洗滌4次后，在室溫下靜置晾干，隨后將其置于122℃下預熱處理27min，制備得預熱不銹鋼鋼板，備用；分別稱量47份鐵粉、6份鉬質量含量為55%鉬鐵粉、2份硼質量含量10%硼鐵粉末、17份二氧化硅和4份二氧化錳置于球磨罐中，在375r/min下球磨4h，隨后過300目篩，收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于石墨坩堝中，再將石墨坩堝置于125℃真空管式爐中，隨后通氬氣排除空氣，在氬氣氣氛下，保溫預熱12min，待預熱完成后，抽真空至17Pa，再按8℃/min速率程序升溫至1250℃，保溫熔融12min；待保溫熔融完成后，再通氬氣加壓至1.9MPa，將熔融后混合球磨粉末霧化制粉，控制導流管直徑為9mm，霧化溫度為1275℃，霧化制粉并過300目篩，收集得鐵基合金粉末；將預熱不銹鋼鋼板置于等離子噴涂裝置中，將上述制備的鐵基合金粉末噴涂至預熱不銹鋼鋼板表面，控制噴涂氬氣氣壓為0.6MPa，氫氣氣壓0.3MPa，轉盤送粉速度為1r/min，載氣氣壓為0.4MPa，載氣流量為7L/min，噴槍移動速度為165mm/s，控制噴涂厚度為20μm，待噴涂完成后，用0.4MPa壓縮空氣進行噴氣冷卻至室溫，制備得鐵基非晶基層板；以上述制備的鐵基非晶基層板為陰極，石墨棒為陽極，分別將陰極與陽極浸漬于300g/L氨基磺酸鎳電鍍液中，通過直流電源產(chǎn)生的5A/dm2電流密度鍍膜處理，控制電鍍溫度為42℃，電鍍9min后，將鍍鎳完成的板材取出并用清水沖洗并自然晾干，制備得鍍鎳非晶涂層；將上述制備的鍍鎳非晶涂層置于激光涂覆裝置下，設置激光功率為1.9kW，光斑直徑為3mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在同軸通入氬氣進行保護，待涂覆完成后靜置冷卻47min，即可制備得一種雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層。
實例3
選取304L不銹鋼鋼板，依次用4#，8#，12#的砂紙打磨其表面，待打磨完成后，用無水乙醇洗滌5次后，在室溫下靜置晾干，隨后將其置于125℃下預熱處理30min，制備得預熱不銹鋼鋼板，備用；分別稱量60份鐵粉、8份鉬質量含量為55%鉬鐵粉、3份硼質量含量10%硼鐵粉末、20份二氧化硅和5份二氧化錳置于球磨罐中，在400r/min下球磨5h，隨后過300目篩，收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于石墨坩堝中，再將石墨坩堝置于130℃真空管式爐中，隨后通氬氣排除空氣，在氬氣氣氛下，保溫預熱15min，待預熱完成后，抽真空至20Pa，再按8℃/min速率程序升溫至1300℃，保溫熔融15min；待保溫熔融完成后，再通氬氣加壓至2.0MPa，將熔融后混合球磨粉末霧化制粉，控制導流管直徑為10mm，霧化溫度為1400℃，霧化制粉并過300目篩，收集得鐵基合金粉末；將預熱不銹鋼鋼板置于等離子噴涂裝置中，將上述制備的鐵基合金粉末噴涂至預熱不銹鋼鋼板表面，控制噴涂氬氣氣壓為0.6MPa，氫氣氣壓0.3MPa，轉盤送粉速度為1r/min，載氣氣壓為0.4MPa，載氣流量為8L/min，噴槍移動速度為180mm/s，控制噴涂厚度為25μm，待噴涂完成后，用0.5MPa壓縮空氣進行噴氣冷卻至室溫，制備得鐵基非晶基層板；以上述制備的鐵基非晶基層板為陰極，石墨棒為陽極，分別將陰極與陽極浸漬于300g/L氨基磺酸鎳電鍍液中，通過直流電源產(chǎn)生的5A/dm2電流密度鍍膜處理，控制電鍍溫度為45℃，電鍍10min后，將鍍鎳完成的板材取出并用清水沖洗并自然晾干，制備得鍍鎳非晶涂層；將上述制備的鍍鎳非晶涂層置于激光涂覆裝置下，設置激光功率為2.5kW，光斑直徑為3mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在同軸通入氬氣進行保護，待涂覆完成后靜置冷卻60min，即可制備得一種雙層耐磨耐腐蝕鐵基非晶復合涂層。