一种用于金属表面的高强度涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属领域，涉及一种用于金属表面的高强度涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，同时也给社会创造了越来越大的价值。当前，金属制品面临着很多问题，其中强度问题是金属制品必须面临和解决的问题，为了提高金属制品的强度、耐磨和耐高温，人们通常在金属制品表面通过金属涂层来快速实现；但生产金属涂层仍存在问题，如:生产成本高、使用寿命短、耐热耐磨性能低、推广应用前景小等。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于金属表面的高强度涂层及其制备方法，不仅强度高，抗腐蚀能力和抗氧化能力极强，并且其表面的耐摩擦能力大大提高，降低其磨损，增加其使用寿命，吸附性好，并且还提供制备方法，方法简单，成本低，生产效率高。
[0004]为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为:碳:0.42-0.45%，硼:0.6-0.8%，铬:9.5-9.8%，钛:3.2-3.5%，钠:5.5-5.8%，钪:2.5-2.8%，铌:2.2-2.5%，锆:1.4-1.6%，钡:0.2-0.4%，钨:0.2-0.4%，锌:1.2-1.5%，钐:2.5-2.8%，钕:3.2-3.7%，钷:0.3-0.5%，铕:0.2-0.4%，钆:9.2-9.5%,铝:0.2-0.8%，助剂:2.4-2.6%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:错英石:5_8份，尚岭石:12-14份，粘土:17-19份，铜粉:4-6份，镲粉:3_5份，锌粉:1-3份；
助剂的制备方法为:将锆英石、高岭石、粘土、铜粉、镍粉和锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至710-720°C下煅烧2-3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
[0005]本发明还提供用于金属表面的高强度涂层的制备方法，具体制备方法如下:
步骤(I):将碳、硼、铬、钛、钠、钪、铌、锆、钡、钨、锌、铝和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至620-630 0C后，保温1-3小时，然后将温度升至1150_1160 °C，放入钐、钕、钷、铕、钆稀土元素，搅拌均匀，保温3-5小时，然后空冷至350-360°C，再空冷至室温；
步骤(2):经过LF炉精炼，将温度增加至1420-1430°C，并放入助剂，保温3_5h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为670-680°C ;然后水冷以7-10°C /s的速度冷却至350_360°C，然后空冷至室温；
步骤(3 ):将步骤(2 )得到的金属放入球磨机中，将温度增加至420-450 V，保温1_3小时，然后启动球磨机磨粉，再将温度增加至820-830°C，保温1-2小时，在降低至550_560°C，粉碎，过100目筛，得粉末颗粒B ；
步骤(4):将步骤(3)中的粉末颗粒B喷涂至金属表面厚度为l_3mm，然后加热至750-770°C，保温1-2小时，再将温度降至220_250°C，保温1_2小时，空冷至室温即可。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
前述的用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为:碳:0.42%，硼:0.6%，铬:9.5%，钛:3.2%，钠:5.5%，钪:2.5%，铌:2.2%，锆:1.4%，钡:0.2%，钨:0.2%，锌:1.2%，钐:2.5%，钕:3.2%，钷:0.3%，铕:0.2%，钆:9.2%,铝:0.2%，助剂:2.4%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:锆英石:5份，高岭石:12份，粘土:17份，铜粉:4份，镍粉:3份，锌粉:1份；
助剂的制备方法为:将锆英石、高岭石、粘土、铜粉、镍粉和锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至710°C下煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
[0007]前述的用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为??碳:0.45%，硼:0.8%，铬:9.8%，钛:3.5%，钠:5.8%，钪:2.8%，铌:2.5%，锆:1.6%，钡:0.4%，钨:0.4%，锌:1.5%，钐:2.8%，钕:3.7%，钷:0.5%，铕:0.4%，钆:9.5%,铝:0.8%，助剂:2.6%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:锆英石:8份，高岭石:14份，粘土:19份，铜粉:6份，镍粉:5份，锌粉:3份；
助剂的制备方法为:将锆英石、高岭石、粘土、铜粉、镍粉和锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至720V下煅烧3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
[0008]前述的用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为??碳:0.44%，硼:0.7%，铬:9.7%，钛:3.3%，钠:5.6%，钪:2.7%，铌:2.4%，锆:1.5%，钡:0.3%，钨:0.3%，锌:1.4%，钐:2.7%，钕:3.5%，钷:0.4%，铕:0.3%，钆:9.4%,铝:0.6%，助剂:2.5%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:锆英石:7份，高岭石:13份，粘土:18份，铜粉:5份，镍粉:4份，锌粉:2份；
助剂的制备方法为:将锆英石、高岭石、粘土、铜粉、镍粉和锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至715°C下煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
[0009]本发明的有益效果是:该涂层不仅强度高，抗腐蚀能力和抗氧化能力极强，并且其表面的耐摩擦能力大大提高，降低其磨损，增加其使用寿命，吸附性好，并且还提供制备方法，方法简单，成本低，生产效率高；其中涂层中加入钛元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入铌元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入钨和铝元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入铬和锌元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力和抗氧化能力；并且加入稀土元素中的钐、钕、钷、铕、钆元素，能在热处理过程中细化晶粒，形成致密的晶体结构，增加涂层的强度和耐摩擦性能，并且在助剂中添加了粘土、铜粉和镍粉，能在生产过程中起到催化剂的作用，提高生产效率和增加涂层的强度和耐摩擦性能。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
本实施例提供的一种用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为:碳:0.42%，硼:0.6%，铬:9.5%，钛:3.2%，钠:5.5%，钪:2.5%，铌:2.2%，锆:1.4%，钡:0.2%，钨:0.2%，锌:1.2%，钐:2.5%，钕:3.2%，钷:0.3%，铕:0.2%，钆:9.2%,铝:0.2%，助剂:
2.4%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:锆英石:5份，高岭石:12份，粘土:17份，铜粉:4份，镍粉:3份，锌粉:1份；
助剂的制备方法为:将锆英石、高岭石、粘土、铜粉、镍粉和锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至710°C下煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
[0011]本实施例还提供用于金属表面的高强度涂层的制备方法，具体制备方法如下: 步骤(I):将碳、硼、铬、钛、钠、钪、铌、锆、钡、钨、锌、铝和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至620°C后，保温I小时，然后将温度升至1150°C，放入钐、钕、钷、铕、钆稀土元素，搅拌均匀，保温3小时，然后空冷至350°C，再空冷至室温；
步骤(2):经过LF炉精炼，将温度增加至1420°C，并放入助剂，保温3h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为670°C ;然后水冷以7V /s的速度冷却至350°C，然后空冷至室温；步骤(3):将步骤(2)得到的金属放入球磨机中，将温度增加至420°C，保温I小时，然后启动球磨机磨粉，再将温度增加至820°C，保温I小时，在降低至550°C，粉碎，过100目筛，得粉末颗粒B ;
步骤(4):将步骤(3)中的粉末颗粒B喷涂至金属表面厚度为1_，然后加热至750°C，保温I小时，再将温度降至220°C，保温I小时，空冷至室温即可。
[0012]实施例2
本实施例提供的一种用于金属表面的高强度涂层，该高强度涂层的组分按质量百分比为:碳:0.45%，硼:0.8%，铬:9.8%，钛:3.5%，钠:5.8%，钪:2.8%，铌:2.5%，锆:1.6%，钡:0.4%，钨:0.4%，锌:1.5%，钐:2.8%，钕:3.7%，钷:0.5%，铕:0.4%，钆:9.5%,铝:0.8%，助剂:
2.6%，余量为铁；
助剂的组分按重量份数计为:锆英石:8份，高岭石:14份