本發(fā)明屬于非晶涂層領(lǐng)域，特別涉及一種鎳基非晶合金涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，塊體非晶合金材料在多項(xiàng)使用性能方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)如下：(1)具有更為優(yōu)異的力學(xué)性能，如高屈服強(qiáng)度、大彈性應(yīng)變極限、屈服前基本上完全彈性、屈服時(shí)基本上完全塑性、無(wú)加工硬化現(xiàn)象、高疲勞抗力以及高耐磨性等。隨著塊體非晶合金系的不斷涌現(xiàn)，金屬材料的強(qiáng)度也不斷被刷新，mg塊體非晶合金的強(qiáng)度從最初的600mpa，發(fā)展到了目前的800mpa，cu基合金中cu-fe-ta-b合金的強(qiáng)度達(dá)到了5000mpa，創(chuàng)造了自然界中金屬材料強(qiáng)度最高記錄。但是非晶合金需要極大的冷去速度，一般涂層加工方法難以滿足。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光功率越來(lái)越大，能夠獲得的激光能量密度也越來(lái)越高，這為非晶合金材料的激光制備提供了堅(jiān)實(shí)的硬件保障。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利201510028097.1公開(kāi)了一種熱噴涂鎳基自熔合金非晶涂層，是將鎳基自熔合金制備為噴涂粉，采用熱噴涂的方式將其噴涂在工件表面，形成所述鎳基自熔合金非晶涂層。此種方法采用的合金為自熔性粉末，熔點(diǎn)低易形成非晶，單會(huì)導(dǎo)致孔隙率高易失效。專利201510745939.5公開(kāi)了一種高熱穩(wěn)定性鐵基非晶涂層及其制備方法：采用鎳?yán)蛘唠娀娡縩i/al的方式在基底材料上制備打底層，再采用電弧噴涂在打底層上沉積鐵基非晶涂層。此種方法制備的涂層結(jié)合牢固，但是制備過(guò)程復(fù)雜，成本較高。所以目前急需開(kāi)發(fā)一種直接制備高性能非晶合金涂層的方法。

專利201010246236.6鐵基非晶涂層的激光制備方法，是熔覆和重熔結(jié)合，而本發(fā)明是直接熔覆，更加簡(jiǎn)單和方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，該制備方法不需要額外處理工藝輔助就可以獲得致密的非晶合金涂層，而且涂層與基本的界面結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，其步驟包括，

(1)將質(zhì)量百分比為2％-5％釓單質(zhì)粉末、3％-5％鈮單質(zhì)粉末、5％-15％硼單質(zhì)粉末、12％-15％硅單質(zhì)粉末、31％-35％鐵單質(zhì)粉末及30％-44％ni單質(zhì)粉末組成的熔覆合金粉末進(jìn)行機(jī)械球磨、干燥；

優(yōu)選的，將質(zhì)量百分比為2％-5％釓單質(zhì)粉末、3％-5％鈮單質(zhì)粉末、10％-12％硼單質(zhì)粉末、12％-15％硅單質(zhì)粉末、33％-35％鐵單質(zhì)粉末及30％-40％ni單質(zhì)粉末組成的熔覆合金粉末進(jìn)行機(jī)械球磨、干燥。

(2)利用同步送粉激光熔覆技術(shù)，在氬氣保護(hù)下進(jìn)入激光輻射下的金屬熔池，形成鎳基非晶熔覆涂層；

激光熔覆技術(shù)工藝參數(shù)為，激光功率為12-14kw、光斑直徑1-4mm、掃描速度7-10m/min、保護(hù)氬氣流量為20-30l/min、送粉量為15-25g/min。

所述機(jī)械球磨的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/min，球墨時(shí)間為60分鐘。

干燥的時(shí)間為45分鐘，干燥的溫度為150℃。

鎳基非晶熔覆涂層的厚度為300-400微米，硬度為800-1000hv0.2。若涂覆層太厚容易引起熔覆層氣孔、裂紋等缺陷；涂覆層太薄制備的熔覆層可能因?yàn)樘《鵁o(wú)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

所述步驟(2)中，激光熔覆技術(shù)工藝參數(shù)為，激光功率為12-13kw、光斑直徑1.5-2mm、掃描速度8-9m/min、保護(hù)氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)熔覆粉末由單質(zhì)粉末機(jī)械混合而成，工藝簡(jiǎn)單，粒徑可控，成分調(diào)整靈活；

(2)同步送粉與激光同時(shí)耦合，充分利用激光的高能量密度特性與基體的自散熱特征，獲得大冷卻速度形成非晶涂層，效率高、能耗低、步驟少；

(3)涂層與基體是冶金結(jié)合，界面結(jié)合強(qiáng)度高，而且涂層的硬度高，達(dá)到800-1000hv0.2

(4)本方法不需要額外處理工藝輔助就可以獲得致密的非晶合金涂層；

(5)本發(fā)明中的材料加入單質(zhì)粉釓，因?yàn)橄⊥猎乜梢约?xì)化熔覆層晶粒，均勻化熔覆層合金元素分布，且稀土元素與合金中其它元素的混合熱大部為負(fù)數(shù)，微量釓的加入可導(dǎo)致組元數(shù)的增加和各組元間強(qiáng)烈的結(jié)合力，可使過(guò)冷液態(tài)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)穩(wěn)定的短程序結(jié)構(gòu)，抑制非晶基體中晶體相的形核與長(zhǎng)大，獲得非晶含量高的涂層。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中的制得的熔覆涂層的形貌圖。

圖2為實(shí)施例1-3中的熔覆涂層的顯微硬度分布圖。

其中，圖中曲線1指的是實(shí)施例1中涂層的顯微硬度分布；曲線2指的是實(shí)施例2中涂層的顯微硬度分布；曲線3指的是實(shí)施例3中涂層的顯微硬度分布。

圖3為實(shí)例1的涂層摩擦形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1

取質(zhì)量百分比為：2％釓、3％鈮、10％硼、12％硅、33％鐵、40％ni的單質(zhì)粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對(duì)混合的單質(zhì)粉末進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術(shù)直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為12kw、光斑直徑1.5mm、掃描速度8m/min、保護(hù)氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線1所示。本實(shí)施例中的形貌圖如1所示，從圖1中可知在涂層最表面位置出現(xiàn)了析出的晶相組織，在次表層晶相組織不明顯，這是由于最表層與次表層的散熱條件不同決定的。涂層的摩擦形貌如圖3所示，可以見(jiàn)該涂層的摩擦形式主要為粘著磨損。

實(shí)施例2

取質(zhì)量百分比為：3釓、3％鈮、10％硼、15硅、34鐵、35ni的單質(zhì)粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對(duì)混合的單質(zhì)粉末進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術(shù)直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為13kw、光斑直徑2mm、掃描速度9m/min、保護(hù)氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線2所示。

實(shí)施例3

取質(zhì)量百分比為：4釓、5％鈮、12％硼、14％硅、35鐵、30ni的單質(zhì)粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對(duì)混合的單質(zhì)粉末進(jìn)行機(jī)械球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術(shù)直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為12kw、光斑直徑1.5mm、掃描速度8m/min、保護(hù)氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線3所示。

綜上所述，本實(shí)施例制備的熔覆涂層材料具有非常高硬度，達(dá)到了1200hv左右，其中實(shí)例1中涂層獲得的平均硬度最高，說(shuō)明其配方比例為最佳比例。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。