本发明专利技术公开了一种电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层，所述涂层是由以下重量百分比的元素组成：碳0.10-0.80%、硅0.10-0.70%、锰0.85-2.00%、镍2.50-4.50%、硼1.00-2.50%、铬12.00-20.00%、铌0.05-0.35%、钛0.15-1.00%、钒0.05-0.45%、氮0.02-0.30%、稀土铈0.03-0.18%、铁余量。本发明专利技术的涂层成形良好，涂层组织均匀，结构致密，孔隙率不大于3.0％；本发明专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层显微硬度平均值为568HV0.1，最高达593HV0.1；本发明专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层结合强度达到48.2MPa；本发明专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的耐磨性是4Cr13钢的1.60倍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属涂层材料
，尤其涉及。
技术介绍
材料及其构件由于磨损引起早期失效与报废，造成了能源与材料的极大浪费。据各国多年来对此进行的调查和统计表明，仅磨损造成的损失就占国民经济总产值的1%左右。各类磨损所引起的失效往往发生于材料及其构件的表面，为了提高零件的可靠性，延长使用寿命，许多国家都在努力研究和应用各种提高零件表面性能的新技术和新工艺，开发了大批实用、先进、高效的表面工程技术。应用表面技术，修复或强化零件表面，制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，已成为了现代工业发展的关键技术之一。相对于其它热喷涂方法，电弧喷涂由于具有设备简单、操作方便、效率较高、成本较低的特点而开始得到应用。近年来，用电弧喷涂进行耐磨涂层的研究取得一些成果，但还存在许多不足，如大多涂层与基体的结合强度不高，由于保护不好而氧化物多，涂层结构不致密，涂层不具备良好的综合性能等。目前制备电弧喷涂耐磨涂层主要采用碳强化的合金丝材，不过这种丝材存在碳化物易长大、脱落而致使结合强度不高的问题。
技术实现思路
为了解决目前的抗磨损涂层存在的缺点，本专利技术提供了。本专利技术采用如下技术方案:本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.10-0.80%、硅 0.10-0.70%、锰 0.85-2.00%、镍 2.50-4.50%、硼 1.00-2.50%、铬12.00-20.00%、铌 0.05-0.35%、钛 0.15-1.00%、钒 0.05-0.45%、氮 0.02-0.30%、稀土铈0.03-0.18%、铁余量。优选:本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.25-0.60%、硅 0.15-0.50%、锰 1.00-1.50%、镍 2.90-3.30%、硼 1.50-2.00%、铬 15.00-18.00%、铌 0.10-0.25%、钛 0.45-0.70%、钒 0.10-0.30%、氮 0.05-0.20%、稀土铺0.07-0.17%、铁余量。更优选:本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.40%、硅 0.36%、锰 1.37%、镍 3.13%、硼 1.80%、铬 16.10%、铌 0.16%、钛 0.52%、钒0.20%、氮 0.10%、稀土铈 0.16%、铁余量。制备本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的方法的具体步骤如下:(I)确定制备电弧喷涂药芯丝材的材料 选用尺寸15mmX0.5mm的H08A优质碳钢钢带作为电弧喷涂药芯丝材的金属外皮；(2)制备碳氮合金化耐磨合金药芯丝材首先根据设计的碳氮合金化粉芯丝材配方配制合金粉末，然后在多功能药芯丝材轧制机上制备直径为Φ3.0mm的碳氮合金化药芯丝材；(3)制备过渡涂层使用Ni95A15合金丝材，通过高速电弧喷涂设备ZPG-400B型电弧喷涂机在喷涂试样表面制备过渡涂层,其厚度约为0.1Omm,喷涂试样尺寸为80mmX40mmX5mm,材质为Q235低碳钢，喷涂前需对试件清除油污、铁锈，用金刚砂对试件表面进行喷砂粗化处理，喷涂时电弧喷涂工艺参数:喷涂电压3IV，喷涂电流250A，雾化空气压力0.5MPa，喷涂距离210mm ；(4)制备工作涂层使用碳氮合金化药芯丝材，通过高速电弧喷涂设备ZPG-400B型电弧喷涂机在所制备的过渡涂层表面制备工作涂层，工作涂层厚度约为0.60mm,喷涂时采用电弧喷涂工艺参数:喷涂电压3IV，喷涂电流250A，雾化空气压力0.5MPa，喷涂距离210mm。步骤(1)中，H08A碳钢带是由以下重量百分比的元素组成:碳0.08%、锰0.47%、硅0.035%、镍 0.25%、铬 0.10%、硫≤ 0.03%、磷≤ 0.03%、铁余量。步骤(2)中，碳氮合金化药芯丝材是由以下重量百分比的原料组成:低碳铬铁≤30%、高碳铬铁≤28%、硅铁< 4%、电解金属锰≤5%、氮化铬5%、钒铁≤ 6%、钛铁2%、铌铁≥4%、还原铁粉11%、氧化铈≤5%。步骤(3)和步骤(4)中，ZPG-400B型电弧喷涂机中配有QDII1-250型高速电弧喷涂枪。本专利技术通过在喷涂丝材中添加N元素来替代部分C，以及适量的强碳氮化合物形成元素V、Nb等，生成碳氮化合物硬质相颗粒从而提高涂层耐磨性能。本专利技术利用稀土 Ce诱导合金中碳氮化物硬质相质点的生长，促进合金氧化膜的形成，并净化合金基体和细化合金基体晶粒，以达到提高合金耐磨损和抗高温氧化性能本专利技术的积极效果如下:1、本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层成形良好，涂层组织均匀，结构致密，孔隙率不大于3.0% ；2、本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层显微硬度平均值为568HVa 1;最高达 593HVai ；3、本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层结合强度达到48.2MPa ；4、本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的耐磨性是4Crl3钢的1.60倍。【附图说明】图1是本专利技术实施例3制备的涂层的截面的扫描电镜照片。图2是本专利技术实施例3制备的涂层的表面的扫描电镜照片。图3是本专利技术实施例3制备的涂层的析出物的扫描电镜照片。图4是本专利技术实施例3制备的涂层的能谱图。【具体实施方式】下面的实施例是对本专利技术的进一步详细描述。实施例11.1本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的重量百分比的元素组成碳0.10%、硅 0.70%、锰 0.85%、镍 4.50%、硼 1.00%、铬 20.00%、铌 0.05%、钛 1.00%、钒0.05%、氮0.30%、稀土铺0.03%、铁余量。1.2本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的制备方法制备本专利技术的电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层的方法的具体步骤如下:( I)确定制备电弧喷涂药芯丝材的材料选用尺寸15mmX0.5mm的H08A优质碳钢钢带作为电弧喷涂药芯丝材的金属外皮；(2)制备碳氮合金化耐磨合金药芯丝材首先根据设计的碳氮合金化粉芯丝材配方配制合金粉末，然后在多功能药芯丝材轧制机上制备直径为Φ3.0mm的碳氮合金化药芯丝材；(3)制备过渡涂层使用Ni95A15合金丝材，通过高速电弧喷涂设备ZPG-400B型电弧喷涂机在喷涂试样表面制备过渡涂层,其厚度约为0.1Omm,喷涂试样尺寸为80mmX40mmX5mm,材质为Q235低碳钢，喷涂前需对试件清除油污、铁锈，用金刚砂对试件表面进行喷砂粗化处理，喷涂时电弧喷涂工艺参数:喷涂电压3IV，喷涂电流250A，雾化空气压力0.5MPa，喷涂距离210mm ；(4)制备工作涂层使用碳氮合金化药芯丝材，通过高速电弧喷涂设备ZPG-400B型电弧喷涂机在所制备的过渡涂层表面制备工作涂层，工作涂层厚度约为0.60mm,喷涂时采用电弧喷涂工艺参数:喷涂电压3IV，喷涂电流250A，雾化空气压力0.5MPa，喷涂距离210mm。步骤(1)中，H08A碳钢带是由以下重量百分比的元素组成:碳0.08%、锰0.47%、硅0.035%、镍 0.25%、铬 0.10%、硫≤ 0.03%、磷≤ 0.03%、铁余量。步骤(2)中，碳氮合金化药芯丝材是由以下重量百分比的原料组成:低碳铬铁(30%、高碳铬铁< 28%、硅铁&l本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层，其特征在于：所述涂层是由以下重量百分比的元素组成：碳0.10‑0.80%、硅0.10‑0.70%、锰0.85‑2.00%、镍2.50‑4.50%、硼1.00‑2.50%、铬12.00‑20.00%、铌0.05‑0.35%、钛0.15‑1.00%、钒0.05‑0.45%、氮0.02‑0.30%、稀土铈0.03‑0.18%、铁余量。
【技术特征摘要】
1.一种电弧喷涂碳氮合金化耐高温磨损涂层，其特征在于:所述涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.10-0.80%、硅 0.10-0.70%、锰 0.85-2.00%、镍 2.50-4.50%、硼 1.00-2.50%、铬 12.00-20.00%、铌 0.05-0.35%、钛 0.15-1.00%、钒 0.05-0.45%、氮`0.02-0.30%、稀土铈 0.03-0.18%、铁余量。2.如权利要求1所述的涂层，其特征在于:所述涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.25-0.60%、硅 0.15-0.50%、锰 1.00-1.50%、镍 2.90-3.30%、硼 1.50-2.00%、铬 15.00-18.00%、铌 0.10-0.25%、钛 0.45-0.70%、钒 0.10-0.30%、氮 0.05-0.20%、稀土铺`0.07-0.17%、铁余量。3.如权利要求1所述的涂层，其特征在于:所述涂层是由以下重量百分比的元素组成:碳 0.40%、硅 0.36%、锰 1.37%、镍 3.13%、硼 1.80%、铬 16.10%、铌 0.16%、钛 0.52%、钒 `0.20%、氮0.10%、稀土铈0.16%、铁余量。4.一种制备如权利要求1-3任一项所述的涂层的方法，其特征在于:所述方法的具体步骤如下: (1)确定制备电弧喷涂药芯丝材的材料 选用尺寸15mmX0.5mm的H08A优质碳钢钢带作为电弧喷涂药芯丝材的金属外皮； (2)制备碳氮合金化耐磨合金药芯丝材 首先根据设计的碳氮合金化粉芯丝材配方配制合金粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓宇，余圣甫，雷鸿源，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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