本發(fā)明屬于非晶涂層領域，特別涉及一種鎳基非晶合金涂層的制備方法。

背景技術：

與傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，塊體非晶合金材料在多項使用性能方面具有十分明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)如下：(1)具有更為優(yōu)異的力學性能，如高屈服強度、大彈性應變極限、屈服前基本上完全彈性、屈服時基本上完全塑性、無加工硬化現(xiàn)象、高疲勞抗力以及高耐磨性等。隨著塊體非晶合金系的不斷涌現(xiàn)，金屬材料的強度也不斷被刷新，mg塊體非晶合金的強度從最初的600mpa，發(fā)展到了目前的800mpa，cu基合金中cu-fe-ta-b合金的強度達到了5000mpa，創(chuàng)造了自然界中金屬材料強度最高記錄。但是非晶合金需要極大的冷去速度，一般涂層加工方法難以滿足。隨著激光技術的發(fā)展，激光功率越來越大，能夠獲得的激光能量密度也越來越高，這為非晶合金材料的激光制備提供了堅實的硬件保障。

經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利201510028097.1公開了一種熱噴涂鎳基自熔合金非晶涂層，是將鎳基自熔合金制備為噴涂粉，采用熱噴涂的方式將其噴涂在工件表面，形成所述鎳基自熔合金非晶涂層。此種方法采用的合金為自熔性粉末，熔點低易形成非晶，單會導致孔隙率高易失效。專利201510745939.5公開了一種高熱穩(wěn)定性鐵基非晶涂層及其制備方法：采用鎳拉毛或者電弧噴涂ni/al的方式在基底材料上制備打底層，再采用電弧噴涂在打底層上沉積鐵基非晶涂層。此種方法制備的涂層結合牢固，但是制備過程復雜，成本較高。所以目前急需開發(fā)一種直接制備高性能非晶合金涂層的方法。

專利201010246236.6鐵基非晶涂層的激光制備方法，是熔覆和重熔結合，而本發(fā)明是直接熔覆，更加簡單和方便。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，該制備方法不需要額外處理工藝輔助就可以獲得致密的非晶合金涂層，而且涂層與基本的界面結合強度高，硬度高。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種鎳基非晶合金涂層的制備方法，其步驟包括，

(1)將質量百分比為2％-5％釓單質粉末、3％-5％鈮單質粉末、5％-15％硼單質粉末、12％-15％硅單質粉末、31％-35％鐵單質粉末及30％-44％ni單質粉末組成的熔覆合金粉末進行機械球磨、干燥；

優(yōu)選的，將質量百分比為2％-5％釓單質粉末、3％-5％鈮單質粉末、10％-12％硼單質粉末、12％-15％硅單質粉末、33％-35％鐵單質粉末及30％-40％ni單質粉末組成的熔覆合金粉末進行機械球磨、干燥。

(2)利用同步送粉激光熔覆技術，在氬氣保護下進入激光輻射下的金屬熔池，形成鎳基非晶熔覆涂層；

激光熔覆技術工藝參數(shù)為，激光功率為12-14kw、光斑直徑1-4mm、掃描速度7-10m/min、保護氬氣流量為20-30l/min、送粉量為15-25g/min。

所述機械球磨的轉速為600轉/min，球墨時間為60分鐘。

干燥的時間為45分鐘，干燥的溫度為150℃。

鎳基非晶熔覆涂層的厚度為300-400微米，硬度為800-1000hv0.2。若涂覆層太厚容易引起熔覆層氣孔、裂紋等缺陷；涂覆層太薄制備的熔覆層可能因為太薄而無實際應用價值。

所述步驟(2)中，激光熔覆技術工藝參數(shù)為，激光功率為12-13kw、光斑直徑1.5-2mm、掃描速度8-9m/min、保護氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)熔覆粉末由單質粉末機械混合而成，工藝簡單，粒徑可控，成分調整靈活；

(2)同步送粉與激光同時耦合，充分利用激光的高能量密度特性與基體的自散熱特征，獲得大冷卻速度形成非晶涂層，效率高、能耗低、步驟少；

(3)涂層與基體是冶金結合，界面結合強度高，而且涂層的硬度高，達到800-1000hv0.2

(4)本方法不需要額外處理工藝輔助就可以獲得致密的非晶合金涂層；

(5)本發(fā)明中的材料加入單質粉釓，因為稀土元素可以細化熔覆層晶粒，均勻化熔覆層合金元素分布，且稀土元素與合金中其它元素的混合熱大部為負數(shù)，微量釓的加入可導致組元數(shù)的增加和各組元間強烈的結合力，可使過冷液態(tài)區(qū)內出現(xiàn)穩(wěn)定的短程序結構，抑制非晶基體中晶體相的形核與長大，獲得非晶含量高的涂層。

附圖說明

圖1為實施例1中的制得的熔覆涂層的形貌圖。

圖2為實施例1-3中的熔覆涂層的顯微硬度分布圖。

其中，圖中曲線1指的是實施例1中涂層的顯微硬度分布；曲線2指的是實施例2中涂層的顯微硬度分布；曲線3指的是實施例3中涂層的顯微硬度分布。

圖3為實例1的涂層摩擦形貌圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步說明：

實施例1

取質量百分比為：2％釓、3％鈮、10％硼、12％硅、33％鐵、40％ni的單質粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對混合的單質粉末進行機械球磨，球磨機轉速600轉/min，球磨時間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為12kw、光斑直徑1.5mm、掃描速度8m/min、保護氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線1所示。本實施例中的形貌圖如1所示，從圖1中可知在涂層最表面位置出現(xiàn)了析出的晶相組織，在次表層晶相組織不明顯，這是由于最表層與次表層的散熱條件不同決定的。涂層的摩擦形貌如圖3所示，可以見該涂層的摩擦形式主要為粘著磨損。

實施例2

取質量百分比為：3釓、3％鈮、10％硼、15硅、34鐵、35ni的單質粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對混合的單質粉末進行機械球磨，球磨機轉速600轉/min，球磨時間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為13kw、光斑直徑2mm、掃描速度9m/min、保護氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線2所示。

實施例3

取質量百分比為：4釓、5％鈮、12％硼、14％硅、35鐵、30ni的單質粉混合，各粉末的顆粒度在150-200目之間；對混合的單質粉末進行機械球磨，球磨機轉速600轉/min，球磨時間為60分鐘，球磨后在150℃溫度下干燥45分鐘；利用同步送粉激光熔覆技術直接在低合金鋼表面制備鎳基非晶涂層；激光熔覆參數(shù)為：激光功率為12kw、光斑直徑1.5mm、掃描速度8m/min、保護氬氣流量為22l/min、送粉量為18g/min；獲得的熔覆涂層顯微硬度如圖1中曲線3所示。

綜上所述，本實施例制備的熔覆涂層材料具有非常高硬度，達到了1200hv左右，其中實例1中涂層獲得的平均硬度最高，說明其配方比例為最佳比例。

以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例所公開的內容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。