电弧喷涂低合金量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材

摘要

本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域。本发明的目的在于提供一种电弧喷涂低合金量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材。本发明所提供的粉芯线材采用不锈钢带包裹粉芯；线材的直径为2.0mm；粉芯占线材的质量百分比为25－42％；粉芯的各组分及其质量百分含量为：硼铁：40－70％、锰铁：1－5％、硅铁：5－15％、铬粉：1－20％、钼铁：5－20％、碳化铬：5－15％，混合稀土：1－5％。本发明所提供的粉芯线材具有较高的非晶形成能力，采用电弧喷涂技术制备的涂层的组织结构致密、热稳定性能好，其非晶相含量＞70％，显微硬度HV

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧喷涂低合金量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材，属于材料加工工程中的热喷涂领域。

背景技术

非晶合金不具有晶体结构，与其相同元素组成的多晶合金相比具有机械性能优异、耐磨损、耐腐蚀等优点。其中，Fe基非晶合金具有原料相对成本较低、机械性能好和热稳定性能好等特点，已经成为非晶合金系发展的一个重要分支。非晶合金凭借其独特而优异的性能成为极具发展潜力的合金材料，但是，由于制备条件的限制，非晶合金在工程领域还未得到大范围的应用，采用先进喷涂技术制备非晶合金涂层是将非晶合金推向工程应用的有效手段。

近年来，国内外针对热喷涂技术制备非晶合金涂层的研究工作取得了一定的成果，其中电弧喷涂技术具有设备简单、操作方便、可在施工现场进行大面积喷涂等优点，特别是采用粉芯线材电弧喷涂技术可以原位合成非晶合金涂层，制备的涂层可以应用于耐腐蚀、耐磨损等领域，已经成为当前的研究热点。但是，由于这方面的工作开展时间较短，利用粉芯线材和电弧喷涂技术制备非晶合金涂层的研究还不够深入，现有粉芯线材，如电弧喷涂含NiB和CrB系非晶涂层粉芯线材，配方制备成本相对较高，而且非晶形成能力有限。成本相对较低、性能优异的电弧喷涂低合金含量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材的研发具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧喷涂低合金量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材，该粉芯线材制备成本相对较低，整体配方具有较高的非晶形成能力，采用现有电弧喷涂技术可制备出组织结构致密、热稳定性能好的Fe基非晶合金涂层，其非晶相含量＞70％，显微硬度HV_0.1＞1300。

本发明所提供的电弧喷涂低合金量Fe基非晶合金涂层用粉芯线材，采用不锈钢带包裹粉芯；所述的线材的直径为2.0mm；所述的粉芯占线材的质量百分比为25-42％；所述的粉芯的各成分及其质量百分含量为：硼铁：40-70％、锰铁：1-5％、硅铁：5-15％、铬粉：1-20％、钼铁：5-20％、碳化铬：5-15％，混合稀土：1-5％。

本发明的制备方法采用现有的粉芯线材制备技术，包括以下步骤：

1、将规格为厚0.3mm×宽10mm的不锈钢带轧成U型，向U型槽中加入所述的粉芯粉末，填充率为25-42Wt.％；

2、将U行槽合口，通过拉丝模逐道拉拔、减径，最后得到直径为2.0mm的最终产品。

本发明具有以下有益效果：

采用现有电弧喷涂技术可将本发明所提供的粉芯线材，制备成组织结构致密、热稳定性能好的Fe基非晶合金涂层，其非晶相含量＞70％，显微硬度HV_0.1＞1300。

附图说明

图1：实施实例1-5制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的XRD图谱。

图2：实施实例3制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的XRD图谱拟合图。

图3：实施实例2制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的差热分析曲线。

图4：实施实例3制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的截面微观形貌。

图5：实施实例4制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的截面显微硬度分布图。

图6：实施实例1-5制备的低合金量Fe基非晶合金涂层的截面平均显微硬度。

具体实施方式

实施例1

取用硼铁粉末450克；锰铁粉末10克；硅铁粉末90克；铬粉200克；钼铁粉末150克；碳化铬粉末80克；混合稀土：20克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟。选用规格为厚0.3mm×宽10mm的304L不锈钢钢带，先将其轧成U型，然后将混合粉末加入U型的304L不锈钢钢带槽中，填充率为30％。将U型槽合口，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。采用电弧喷涂技术在Q235基体上制备涂层I，喷涂电流180-200A、喷涂电压30V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离200mm。涂层I的XRD图谱见图1，图中30°～60°区域有明显的非晶衍射包。涂层的截面显微硬度见图6，其显微硬度＞1300Hv_0.1。

实施例2

取用硼铁粉末500克；锰铁粉末15克；硅铁粉末80克；铬粉135克；钼铁粉末170克；碳化铬粉末70克；混合稀土：30克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟。选用规格为厚0.3mm×宽10mm的304L不锈钢钢带，先将其轧成U型，然后将混合粉末加入U型的304L不锈钢钢带槽中，填充率为26％。将U型槽合口，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。采用电弧喷涂技术在Q235基体上制备涂层II，喷涂电流180-200A、喷涂电压32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离150mm。涂层II的XRD图谱见图1，图中30°～60°区域有明显的非晶衍射包。涂层的差热分析曲线见图3，图中显示，非晶合金涂层的晶化起始温度为855K。涂层的截面显微硬度见图6，其显微硬度＞1300Hv_0.1。

实施例3

取用硼铁粉末550克；锰铁粉末20克；硅铁粉末60克；铬粉150克；钼铁粉末140克；碳化铬粉末65克；混合稀土：15克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟。选用规格为厚0.3mm×宽10mm的304L不锈钢钢带，先将其轧成U型，然后将混合粉末加入U型的304L不锈钢钢带槽中，填充率为38％。将U型槽合口，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。采用电弧喷涂技术在Q235基体上制备涂层III，喷涂电流180-200A、喷涂电压32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离180mm。涂层III的XRD图谱见图1，图中30°～60°区域有明显的非晶衍射包。涂层的XRD图谱拟合曲线见图2，由图2拟合结果可知，涂层的非晶相含量为73.8％。涂层的截面微观形貌见图4，图中涂层的截面组织均匀致密。涂层的截面显微硬度见图6，其显微硬度＞1300Hv_0.1。

实施例4

取用硼铁粉末600克；锰铁粉末25克；硅铁粉末50克；铬粉80克；钼铁粉末180克；碳化铬粉末55克；混合稀土：10克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟。选用规格为厚0.3mm×宽10mm的304L不锈钢钢带，先将其轧成U型，然后将混合粉末加入U型的304L不锈钢钢带槽中，填充率为37％。将U型槽合口，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。采用电弧喷涂技术在Q235基体上制备涂层IV，喷涂电流180-200A、喷涂电压30V、喷涂气压0.65MP、喷涂距离160mm。涂层IV的XRD图谱见图1，图中30°～60°区域有明显的非晶衍射包。涂层的截面显微硬度分布见图5，图中涂层在距结合面不同距离处的显微硬度非常均匀。

实施例5

取用硼铁粉末650克；锰铁粉末：15克；硅铁粉末50克；铬粉40克；钼铁粉末150克；碳化铬粉末55克；混合稀土：40克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟。选用规格为厚0.3mm×宽10mm的304L不锈钢钢带，先将其轧成U型，然后将混合粉末加入U型的304L不锈钢钢带槽中，填充率为41％。将U型槽合口，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。采用电弧喷涂技术在Q235基体上制备涂层V，喷涂电流180-200A、喷涂电压32V、喷涂气压0.7MP、喷涂距离200mm。涂层V的XRD图谱见图1，图中30°～60°区域有明显的非晶衍射包。涂层的截面显微硬度见图6，其显微硬度＞1300Hv_0.1。