一种WC/CoCrMnNiMo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法

本发明涉及涂层制备领域，尤其是一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法。

背景技术：

1、调质态的45#耐磨性较好，但耐蚀性较差，满足不了磨损和腐蚀共存的服役条件。高熵合金突破了传统合金的设计理念，通常由5种或5种以上的元素组成，且每种元素的含量介于5％至35％之间。高熵合金的高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应赋予了高熵合金高强度、高硬度、高耐磨、高耐蚀、高抗氧化性等优异性能。在钢基表面制备一层高熵合金涂层可以提高材料的耐磨耐蚀性能，可显著的提高零部件的使用寿命。高熵合金在工程应用中具有广阔的发展前景。

2、cocrmnnimo0.3高熵合金具有比较良好的耐腐蚀性能，但其强度和硬度较低，wc颗粒具有高熔点、高硬度及高断裂韧性，与结合的金属有良好的润湿性等特点，是激光熔覆高熵合金中最常用且研究较多的硬质颗粒。将其作为增强相引入高熵合金涂层中，可实现高熵合金与陶瓷颗粒增强相的有机结合，将金属的强韧性、良好的工艺性和陶瓷材料优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性有机结合起来，所得到的高熵合金基陶瓷相复合涂层往往具有良好的耐磨耐蚀性能。

3、激光熔覆技术作为一种先进的表面处理技术，具有快速加热和快速冷却，制备工艺简单，对基体材料稀释小并基体与涂层具有冶金结合等优点，因此采用激光熔覆技术制备wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层可以充分发挥涂层的优异性能。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，本发明中激光熔覆得到的熔覆层与基体达到冶金结合，且具有高硬度、高耐磨、高耐蚀等特点，涂层的耐用性显著提升。

2、一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层，按质量分数计，包括以下组分：co18.6％，cr 16.4％，mn 17.3％，ni 18.5％，mo 9.1％，wc 20％，其中所述的co、cr、mn、ni、mo粉末纯度大于99.5％，粒径为300目，wc粉末的粒径为1μm。

3、一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1：去除45钢基材表面氧化皮及油污，用酒精清洗吹干备用。

5、步骤2：按比例称取co、cr、mn、ni、mo及wc粉末，采用球磨机进行球磨混粉，将得到的合金粉末烘干备用。

6、步骤3：将步骤2中所得合金粉末预铺在45钢表面，采用光纤激光器进行激光熔覆，得到wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层。

7、一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤2中采用的球磨机球磨参数为：时间5h，转速180r/min。

8、一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤3中预铺粉末厚度为1.4mm。

9、一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤3中激光熔覆的功率为1500w，扫描速度为300mm/min，搭接率为35％，光斑尺寸为10mm，熔覆过程中以氩气为保护气体，气体流量为7l/min。

10、本发明公开了一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，高熵合金的迟滞扩散效、晶格畸变效应和鸡尾酒效应赋予了高熵合金高强度、高硬度、高耐磨、高耐蚀、高抗氧化性等优异性能，wc颗粒具有高熔点、高硬度及高断裂韧性，与结合的金属有良好的润湿性等特点，激光熔覆技术作为一种先进的表面处理技术，具有快速加热和快速冷却，制备工艺简单，对基体材料稀释小并基体与涂层具有冶金结合等优点，并且可以充分发挥高熵合金的优异性能，采用激光熔覆技术制备的wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层具有良好的耐磨及耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，co、cr、mn、ni、mo元素按摩尔比为1∶1∶1∶1∶0.3配制cocrmnnimo0.3高熵合金，wc作为增强相，按重量百分比，以20％掺杂进cocrmnnimo0.3高熵合金中。

2.根据权利要求1所述的一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述的co、cr、mn、ni、mo粉末纯度大于99.5％，粒径为300目，wc粉末的粒径为1μm。

3.根据权利要求1所述的一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤2中采用的球磨机球磨参数为：时间5h，转速180r/min。

5.根据权利要求3所述的一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤3中预铺粉末厚度为1.4mm。

6.根据权利要求3所述的一种wc/cocrmnnimo0.3高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其特征在于，所述步骤3中激光熔覆的功率为1500w，扫描速度为300mm/min，搭接率为35％，光斑尺寸为10mm，熔覆过程中以氩气为保护气体，气体流量为7l/min。

技术总结
本发明公开了一种WC/CoCrMnNiMo<subgt;0.3</subgt;高熵合金陶瓷复合涂层及其制备方法，本发明的WC/CoCrMnNiMo<subgt;0.3</subgt;高熵合金陶瓷复合涂层由Co、Cr、Mn、Ni、Mo及WC组成，Co、Cr、Mn、Ni、Mo元素按摩尔比为1:1:1:1:0.3配制CoCrMnNiMo<subgt;0.3</subgt;高熵合金，WC作为增强相，按重量百分比，以20％掺杂进CoCrMnNiMo<subgt;0.3</subgt;高熵合金中。熔覆层制备方法为：将上述合金粉末置于球磨机中混合均匀，利用预置粉末法在预处理后的调质态45钢基体表面制备预制层，采用激光熔覆技术获得熔覆层。本发明中的复合涂层与基体形成良好的冶金结合，组织均匀，质量稳定，并兼具有优异的耐磨性及耐蚀性，相比于调质态的45钢，其体积磨损量降低了一倍，其自腐蚀电流密度降低了两个数量级。

技术研发人员：胡伟伟,蒋淑英,张德鹏,覃文栋,侯乃硕,杨家俊
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15