本发明公开了一种双层高强耐腐蚀铁基非晶复合涂层的制备方法，属于非晶涂层制备技术领域。
背景技术：
1967年，人们首次制备出铁基非晶合金，之后又相继发现许多具有优异软磁性能的Fe基非晶态合金。铁基非晶合金除了具有一般非晶合金的特性之外，还具有以下几个方面的优点：（1）超高的强度和硬度：Fe基非晶合金内通常非金属的含量较高，合金内部存在金属类金属的化学键，使Fe基非晶合金呈现出较高的断裂强度。FeNbB块体非晶的断裂强度达到了4.85GPa，远高于晶态超级钢的2.9GPa，也高于其他块体非晶。而且，大部分的Fe基非晶合金的显微硬度达到1000HV。（2）良好的耐磨性能：Fe基非晶合金在室温甚至在573K的范围内都具有良好的耐磨性，优于普通工具钢，以及大部分体系的非晶合金。（3）优异的耐腐蚀性能：Fe基非晶合金具有高度的均匀性化及能够在表面形成致密、均匀和覆盖性良好的纯化膜，因而具有良好的耐腐蚀性能，主要体现在优异的耐点蚀行为和纯化行为。
海洋环境是一种非常复杂的环境，海上工作的船舶甲板、海上平台面临极为苛刻的服役条件，人们常采用表面涂层来克服这些不利条件，达到防腐蚀、耐磨损的作用，同时为了保证活动人员和设备的安全性，还要求表面涂层具有一定的防滑性能。为此，人们进行了各种尝试，经淘汰过后，目前主要有两种，有机涂层和金属陶瓷涂层。有机涂层主要是环氧树脂等，它具有良好的防腐蚀性、耐候性、耐水性，施工方便等优势，但是分子链结构决定其易老化和易开裂的缺点，同时还存在污染的问题。而金属陶瓷涂层特点是耐磨性能优异，但是耐腐蚀性能较差，而通过激光辐照制备的Fe基非晶态合金涂层晶化严重，甚至全部晶化，使其在拉伸载荷的作用下，形变仅限于高度局域化的剪切带内，剪切带一旦萌生，便迅速发生扩展，导致整体材料快速的断裂，耐磨强度较低，所以必须开发一种晶化程度较低的铁基非晶涂层还满足现有应用对铁基非晶涂层同时具有优异耐磨型和耐腐蚀性的需求。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有耐腐蚀Fe基非晶态合金涂层晶化严重，导致其强度较低，耐磨性能不足的缺陷，提供了一种通过等离子喷涂铁基陶瓷非晶中间层，通过中间层镀镍后激光熔覆重新成膜，缓冲晶体晶化程度，增强晶体抗腐蚀性能的同时，有效提高晶体抗磨强度的方法，本发明通过将混合铁基粉末熔融并等离子喷涂至不锈钢钢板表面，形成晶化度较高的非晶镀层，随后通过镀镍形成耐腐性性镀层后，再将其激光熔覆，形成非晶镀层，通过结晶度较高的中间层，延缓激光熔覆时混合合金二次结晶程度，有效增强晶体力学强度，且具有优异的耐腐蚀性能。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）选取304L不锈钢钢板，依次用4#，8#，12#的砂纸打磨其表面，待打磨完成后，用无水乙醇洗涤3～5次后，在室温下静置晾干，随后将其置于120～125℃下预热处理25～30min，制备得预热不锈钢钢板，备用；
（2）分别称量45～60份铁粉、5～8份钼质量含量为55%钼铁粉、2～3份硼质量含量10%硼铁粉末、15～20份二氧化硅和3～5份二氧化锰置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，随后过300目筛，收集混合球磨粉末，将混合球磨粉末置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于120～130℃真空管式炉中，随后通氩气排除空气，在氩气气氛下，保温预热10～15min，待预热完成后，抽真空至15～20Pa，再按8℃/min速率程序升温至1200～1300℃，保温熔融10～15min；
（3）待保温熔融完成后，再通氩气加压至1.8～2.0MPa，将熔融后混合球磨粉末雾化制粉，控制导流管直径为8～10mm，雾化温度为1250～1400℃，雾化制粉并过300目筛，收集得铁基合金粉末；
（4）将步骤（1）备用的预热不锈钢钢板置于等离子喷涂装置中，将上述制备的铁基合金粉末喷涂至预热不锈钢钢板表面，控制喷涂氩气气压为0.5～0.6MPa，氢气气压0.2～0.3MPa，转盘送粉速度为1r/min，载气气压为0.3～0.4MPa，载气流量为6～8L/min，喷枪移动速度为150～180mm/s，控制喷涂厚度为15～25μm，待喷涂完成后，用0.3～0.5MPa压缩空气进行喷气冷却至室温，制备得铁基非晶基层板；
（5）以上述制备的铁基非晶基层板为阴极，石墨棒为阳极，分别将阴极与阳极浸渍于300g/L氨基磺酸镍电镀液中，通过直流电源产生的5A/dm2电流密度镀膜处理，控制电镀温度为40～45℃，电镀8～10min后，将镀镍完成的板材取出并用清水冲洗并自然晾干，制备得镀镍非晶涂层；
（6）将上述制备的镀镍非晶涂层置于激光涂覆装置下，设置激光功率为1.8～2.5kW，光斑直径为3mm，扫描速度为5mm/s，接搭率为50%，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却45～60min，即可制备得一种双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层。
本发明制备的双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层孔隙率为0.72～0.75%，表面粗糙度为为9.35～9.42μm，同时显微硬度高达1280HV，干滑动摩擦条件下，涂层磨损率为基体的1/8，同时纯化区间较宽，点蚀电位为1.2～1.3V。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层具有优异的耐磨耐腐蚀性能，在表面涂层材料应用方面有着巨大的潜能；
（2）本发明制备的双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层镀层与基体之间结合度高，具有广泛的应用前景和使用价值。
具体实施方式
选取304L不锈钢钢板，依次用4#，8#，12#的砂纸打磨其表面，待打磨完成后，用无水乙醇洗涤3～5次后，在室温下静置晾干，随后将其置于120～125℃下预热处理25～30min，制备得预热不锈钢钢板，备用；分别称量45～60份铁粉、5～8份钼质量含量为55%钼铁粉、2～3份硼质量含量10%硼铁粉末、15～20份二氧化硅和3～5份二氧化锰置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，随后过300目筛，收集混合球磨粉末，将混合球磨粉末置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于120～130℃真空管式炉中，随后通氩气排除空气，在氩气气氛下，保温预热10～15min，待预热完成后，抽真空至15～20Pa，再按8℃/min速率程序升温至1200～1300℃，保温熔融10～15min；待保温熔融完成后，再通氩气加压至1.8～2.0MPa，将熔融后混合球磨粉末雾化制粉，控制导流管直径为8～10mm，雾化温度为1250～1400℃，雾化制粉并过300目筛，收集得铁基合金粉末；将步骤（1）备用的预热不锈钢钢板置于等离子喷涂装置中，将上述制备的铁基合金粉末喷涂至预热不锈钢钢板表面，控制喷涂氩气气压为0.5～0.6MPa，氢气气压0.2～0.3MPa，转盘送粉速度为1r/min，载气气压为0.3～0.4MPa，载气流量为6～8L/min，喷枪移动速度为150～180mm/s，控制喷涂厚度为15～25μm，待喷涂完成后，用0.3～0.5MPa压缩空气进行喷气冷却至室温，制备得铁基非晶基层板；以上述制备的铁基非晶基层板为阴极，石墨棒为阳极，分别将阴极与阳极浸渍于300g/L氨基磺酸镍电镀液中，通过直流电源产生的5A/dm2电流密度镀膜处理，控制电镀温度为40～45℃，电镀8～10min后，将镀镍完成的板材取出并用清水冲洗并自然晾干，制备得镀镍非晶涂层；将上述制备的镀镍非晶涂层置于激光涂覆装置下，设置激光功率为1.8～2.5kW，光斑直径为3mm，扫描速度为5mm/s，接搭率为50%，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却45～60min，即可制备得一种双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层。
实例1
选取304L不锈钢钢板，依次用4#，8#，12#的砂纸打磨其表面，待打磨完成后，用无水乙醇洗涤3次后，在室温下静置晾干，随后将其置于120℃下预热处理25min，制备得预热不锈钢钢板，备用；分别称量45份铁粉、5份钼质量含量为55%钼铁粉、2份硼质量含量10%硼铁粉末、15份二氧化硅和3份二氧化锰置于球磨罐中，在350r/min下球磨3h，随后过300目筛，收集混合球磨粉末，将混合球磨粉末置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于120℃真空管式炉中，随后通氩气排除空气，在氩气气氛下，保温预热10min，待预热完成后，抽真空至15Pa，再按8℃/min速率程序升温至1200℃，保温熔融10min；待保温熔融完成后，再通氩气加压至1.8MPa，将熔融后混合球磨粉末雾化制粉，控制导流管直径为8mm，雾化温度为1250℃，雾化制粉并过300目筛，收集得铁基合金粉末；将预热不锈钢钢板置于等离子喷涂装置中，将上述制备的铁基合金粉末喷涂至预热不锈钢钢板表面，控制喷涂氩气气压为0.5MPa，氢气气压0.2MPa，转盘送粉速度为1r/min，载气气压为0.3MPa，载气流量为6L/min，喷枪移动速度为150mm/s，控制喷涂厚度为15μm，待喷涂完成后，用0.3MPa压缩空气进行喷气冷却至室温，制备得铁基非晶基层板；以上述制备的铁基非晶基层板为阴极，石墨棒为阳极，分别将阴极与阳极浸渍于300g/L氨基磺酸镍电镀液中，通过直流电源产生的5A/dm2电流密度镀膜处理，控制电镀温度为40℃，电镀8min后，将镀镍完成的板材取出并用清水冲洗并自然晾干，制备得镀镍非晶涂层；将上述制备的镀镍非晶涂层置于激光涂覆装置下，设置激光功率为1.8kW，光斑直径为3mm，扫描速度为5mm/s，接搭率为50%，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却45min，即可制备得一种双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层。
实例2
选取304L不锈钢钢板，依次用4#，8#，12#的砂纸打磨其表面，待打磨完成后，用无水乙醇洗涤4次后，在室温下静置晾干，随后将其置于122℃下预热处理27min，制备得预热不锈钢钢板，备用；分别称量47份铁粉、6份钼质量含量为55%钼铁粉、2份硼质量含量10%硼铁粉末、17份二氧化硅和4份二氧化锰置于球磨罐中，在375r/min下球磨4h，随后过300目筛，收集混合球磨粉末，将混合球磨粉末置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于125℃真空管式炉中，随后通氩气排除空气，在氩气气氛下，保温预热12min，待预热完成后，抽真空至17Pa，再按8℃/min速率程序升温至1250℃，保温熔融12min；待保温熔融完成后，再通氩气加压至1.9MPa，将熔融后混合球磨粉末雾化制粉，控制导流管直径为9mm，雾化温度为1275℃，雾化制粉并过300目筛，收集得铁基合金粉末；将预热不锈钢钢板置于等离子喷涂装置中，将上述制备的铁基合金粉末喷涂至预热不锈钢钢板表面，控制喷涂氩气气压为0.6MPa，氢气气压0.3MPa，转盘送粉速度为1r/min，载气气压为0.4MPa，载气流量为7L/min，喷枪移动速度为165mm/s，控制喷涂厚度为20μm，待喷涂完成后，用0.4MPa压缩空气进行喷气冷却至室温，制备得铁基非晶基层板；以上述制备的铁基非晶基层板为阴极，石墨棒为阳极，分别将阴极与阳极浸渍于300g/L氨基磺酸镍电镀液中，通过直流电源产生的5A/dm2电流密度镀膜处理，控制电镀温度为42℃，电镀9min后，将镀镍完成的板材取出并用清水冲洗并自然晾干，制备得镀镍非晶涂层；将上述制备的镀镍非晶涂层置于激光涂覆装置下，设置激光功率为1.9kW，光斑直径为3mm，扫描速度为5mm/s，接搭率为50%，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却47min，即可制备得一种双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层。
实例3
选取304L不锈钢钢板，依次用4#，8#，12#的砂纸打磨其表面，待打磨完成后，用无水乙醇洗涤5次后，在室温下静置晾干，随后将其置于125℃下预热处理30min，制备得预热不锈钢钢板，备用；分别称量60份铁粉、8份钼质量含量为55%钼铁粉、3份硼质量含量10%硼铁粉末、20份二氧化硅和5份二氧化锰置于球磨罐中，在400r/min下球磨5h，随后过300目筛，收集混合球磨粉末，将混合球磨粉末置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于130℃真空管式炉中，随后通氩气排除空气，在氩气气氛下，保温预热15min，待预热完成后，抽真空至20Pa，再按8℃/min速率程序升温至1300℃，保温熔融15min；待保温熔融完成后，再通氩气加压至2.0MPa，将熔融后混合球磨粉末雾化制粉，控制导流管直径为10mm，雾化温度为1400℃，雾化制粉并过300目筛，收集得铁基合金粉末；将预热不锈钢钢板置于等离子喷涂装置中，将上述制备的铁基合金粉末喷涂至预热不锈钢钢板表面，控制喷涂氩气气压为0.6MPa，氢气气压0.3MPa，转盘送粉速度为1r/min，载气气压为0.4MPa，载气流量为8L/min，喷枪移动速度为180mm/s，控制喷涂厚度为25μm，待喷涂完成后，用0.5MPa压缩空气进行喷气冷却至室温，制备得铁基非晶基层板；以上述制备的铁基非晶基层板为阴极，石墨棒为阳极，分别将阴极与阳极浸渍于300g/L氨基磺酸镍电镀液中，通过直流电源产生的5A/dm2电流密度镀膜处理，控制电镀温度为45℃，电镀10min后，将镀镍完成的板材取出并用清水冲洗并自然晾干，制备得镀镍非晶涂层；将上述制备的镀镍非晶涂层置于激光涂覆装置下，设置激光功率为2.5kW，光斑直径为3mm，扫描速度为5mm/s，接搭率为50%，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却60min，即可制备得一种双层耐磨耐腐蚀铁基非晶复合涂层。