高硬度高耐磨性高熵金属间化合物涂层及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高硬度高耐磨性高熵金属间化合物涂层，其特征在于：分子式为FeCoNiAlCun,n＝0.1‑0.4。按照如下步骤制备：1)粉末配制，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1：1的比例混合均匀，然后加入Cu粉混合均匀；2)粉末球磨，将上述混合粉末置于球磨罐中进行球磨，球磨后的粉末过筛后，放置于真空干燥器中保存备用；3)基材打磨，基材表面进行打磨、清洗干燥；4)激光熔覆涂层制备：采用预制粉末式激光熔覆法在基材表面制备出的FeCoNiAl高熵合金涂层。本发明制备的FeCoNiAlCun涂层具有硬度高、涂层表面裂纹开裂倾向小、耐磨性能好等优点。可对传统铁基合金起到良好的防护作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硬度高耐磨性高熵金属间化合物涂层及其制备方法，属 于金属间化合物涂层技术领域。

背景技术

Ni

然而，块体Ni

CN106086529公开了一种Co-Ni-Fe-Cu纳米涂层，通过添加Al

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的提供了一种高硬度高耐磨性高熵金属间 化合物涂层，第二目的在于提供该涂层的制备方法。具有硬度高、涂层表面裂 纹开裂倾向小、耐磨性能好等特点。

为了实现本发明的上述第一目的，本发明提供了一种高硬度高耐磨性高熵 金属间化合物涂层，其特征在于：分子式为FeCoNiAlCu

Fe、Co、Ni元素均处于元素周期表第Ⅷ族，原子性质相近且相互作用较 弱，本发明利用Fe、Co、Ni对Ni

本发明的第二目的是这样实现的：一种高硬度高耐磨性难熔的高熵金属间 化合物涂层的制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

1)粉末配制，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1：1的 比例混合均匀,然后加入Cu，混合均匀；

2)粉末球磨，将上述混合粉末置于球磨罐中进行球磨，球磨后的粉末过 筛后，放置于真空干燥器中保存备用；

3)基材打磨，基材表面进行打磨、清洗干燥；

4)激光熔覆涂层制备：采用预制粉末式激光熔覆法在基材表面制备出的FeCoNiAl高熵合金涂层。

通过激光熔覆制备的FeCoNiAlCux高熵合金涂层具有硬度高、涂层表面裂 纹开裂倾向小、耐磨性能好(图3和4可以看出)，加工容易。

上述方案中：所述步骤1)中Fe、Co、Ni和Al金属粉末的纯度大于等于 99.6％，颗粒度200-300目。

上述方案中：步骤4)中，熔覆法制备涂层时，用氩气保护。

上述方案中：Ar气的纯度大于99％，气流密度大于等于20L·min

上述方案中：熔覆的激光功率P为2.5-3.5kW，扫描速率v为3-8mm/s， 光斑尺寸20×2mm

上述方案中：涂层的厚度为1.2-2mm。

有益效果，本发明制备的FeCoNiAlCu

附图说明：

图1为实施例1-5涂层的显微组织。

图2为实施例1-5的涂层的平均显微维氏硬度对比图。

图3为实施例1-5涂层的摩擦系数图。

图4为实施例1-5涂层在15min内的磨损质量图

图5为实施例1-5涂层在15min内的磨痕形貌图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种高硬度高耐磨性难熔的高熵金属间化合物涂层，按照如下步骤制备：

1)粉末配制，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1：1的 比例混合均匀，Fe、Co、Ni和Al金属粉末的纯度大于等于99.6％，粉末粒度 45-105μm。

2)粉末球磨，将上述混合粉末置于不锈钢球磨罐中进行球磨2h，球磨 机转速300rmp/s，球磨后的粉末过200目筛后，放置于真空干燥器中保存备 用。

3)基材打磨，选用45#钢板作为基材，基材尺寸40mm×30mm×10mm， 在砂轮机和120目砂纸上打磨等熔覆层表面氧化皮，直到露出光亮面，之后， 利用酒精清洗表面油污，并用吹风机吹干，干燥保存。

4)激光熔覆涂层制备：采用预制粉末式激光熔覆法在基材表面制备出的FeCoNiAl高熵合金涂层。熔覆法制备涂层时，用氩气保护。Ar气的纯度大于 99％，气流密度大于等于20L·min

实施例2-5

其他与实施例1相同，不通的是，分别加0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol 的Cu粉。粉末配制时，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1： 1的比例混合均匀，然后加入Cu粉混合均匀，Fe、Co、Ni、Cu和Al金属粉 末的纯度大于等于99.6％，粉末粒度45-105μm。

实施例6

一种高硬度高耐磨性难熔的高熵金属间化合物涂层，按照如下步骤制备：

1)粉末配制，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1：1的 比例混合均匀，加0.1mol的Cu粉混合均匀，Fe、Co、Ni、Cu和Al金属粉 末的纯度大于等于99.6％，粉末粒度45-105μm。

2)粉末球磨，将上述混合粉末置于不锈钢球磨罐中进行球磨2h，球磨 机转速300rmp/s，球磨后的粉末过200目筛后，放置于真空干燥器中保存备 用。

3)基材打磨，选用45#钢板作为基材，基材尺寸40mm×30mm×10mm， 在砂轮机和120目砂纸上打磨等熔覆层表面氧化皮，直到露出光亮面，之后， 利用酒精清洗表面油污，并用吹风机吹干，干燥保存。

4)激光熔覆涂层制备：采用预制粉末式激光熔覆法在基材表面制备出的FeCoNiAl高熵合金涂层。熔覆法制备涂层时，用氩气保护。Ar气的纯度大于 99％，气流密度大于等于20L·min

实施例7

一种高硬度高耐磨性难熔的高熵金属间化合物涂层，按照如下步骤制备：

1)粉末配制，选用Fe、Co、Ni和Al金属粉末，按摩尔比1：1：1：1的 比例混合均匀，加0.1mol的Cu粉混合均匀，Fe、Co、Ni、Cu和Al金属粉 末的纯度大于等于99.6％，粉末粒度45-105μm。

2)粉末球磨，将上述混合粉末置于不锈钢球磨罐中进行球磨2h，球磨 机转速300rmp/s，球磨后的粉末过200目筛后，放置于真空干燥器中保存备 用。

3)基材打磨，选用45#钢板作为基材，基材尺寸40mm×30mm×10mm， 在砂轮机和120目砂纸上打磨等熔覆层表面氧化皮，直到露出光亮面，之后， 利用酒精清洗表面油污，并用吹风机吹干，干燥保存。

4)激光熔覆涂层制备：采用预制粉末式激光熔覆法在基材表面制备出的FeCoNiAl高熵合金涂层。熔覆法制备涂层时，用氩气保护。Ar气的纯度大于 99％，气流密度大于等于20L·min

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替 换，都应当视为属于本发明的保护范围。