一种高熵合金耐磨涂层的制备方法

本发明涉及耐磨涂层制备，尤其涉及一种高熵合金耐磨涂层的制备方法。

背景技术：

1、目前，工程上常用的涂层制备技术有电镀与化学镀、热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积、堆焊、激光熔覆等。但这些方法存在耐磨层厚度低、与基体结合差、生产成本高、环境污染大、母材损伤严重以及生产效率低等问题。例如，电镀和化学镀法对环境污染严重，热喷涂涂层的气孔率较高、与基体结合强度低，堆焊对母材热损伤严重，气相沉积制备的涂层较薄、生产效率低。激光熔覆对于碳当量高、含有陶瓷增强相的一类涂层存在易开裂的缺点。相对而言，通过钎涂技术制备的涂层具有与基体结合强度高、对基体的热影响小、硬质相含量高、致密性好、涂层厚度易控等优点，特别适用于长期大载荷的服役条件。尤其在航天航空、农业机械、石油钻探、矿山开采等领域具备广泛的应用前景。

2、现有钎涂技术中，一般以镍基、铁基、铜基等钎料为基体材料，添加30～50wt.％比例的wc、cr3c2、sic、金刚石等硬质颗粒，通过火焰钎涂、感应钎涂、真空钎涂等技术制得耐磨涂层。然而，镍基钎料对硬质颗粒润湿性差，铜基和铁基钎料质地软、耐磨性差。钎料与硬质颗粒间的脆性相会导致涂层缺陷多、性能稳定性差。常用的钎料存在脆性相显著(镍基钎料)、基体硬度低(铜基与铁基钎料)、耐腐蚀性差(铜基与铁基钎料)、成本高(银基钎料)等缺点。因此，需要开发出用于钎涂技术的新的基体钎料。

3、相对而言，高熵合金在晶格畸变效应下具备较高的硬度及耐磨性，在鸡尾酒效应下具有较好的润湿性和低熔点潜力，在高熵效应下可有效阻碍部分脆性相的生长，在迟滞扩散效应下具备较高的服役温度。将其用做钎涂工艺的填充焊料，有望打破传统钎涂涂层的性能瓶颈。但高熵合金作为新型钎料，在应用研究中发现其润湿性、流动性相对传统钎料有所不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种高熵合金耐磨涂层的制备方法，以传统钎料与高熵钎料相结合，开发出兼具高熵钎料优异力学性能与传统钎料优良润湿性的新型钎料，并用通过钎涂技术制备出一种适用于长期大载荷工况服役的耐磨涂层。

2、基于上述目的，本发明提供了一种高熵合金耐磨涂层的制备方法，所述制备方法是先将铜或镍基钎料粉末与fecocrnicu高熵合金粉末经充分混合、惰性气体保护下加热烘干后形成第一混合粉末，之后添加wc粉末并混合形成第二混合粉末，然后将第二混合粉末与乙醇搅拌混合形成糊状混合粉末，最后将糊状混合粉末涂覆于基板上，经真空钎涂后，得到高熵合金耐磨涂层。

3、优选的，所述镍基钎料粉末为bni7粉末，所述bni7粉末在第一混合粉末中的重量百分比为10～15％。

4、优选的，所述bni7粉末为近球形，颗粒度为350-450目。颗粒度优选为400目。

5、可选的，所述wc粉末在第二混合粉末中的重量百分比为10-30％。优选为20-30％。

6、优选的，形成第一混合粉末的过程中，充分混合的时间为2～5小时；惰性气体为氩气或氮气，加热至100～200℃进行烘干。

7、优选的，所述fecocrnicu高熵合金粉末为球形粉末，粒径为50～100μm。

8、优选的，所述涂覆的厚度为0.5～1.5mm。

9、优选的，所述真空钎焊的工艺参数为：真空度达到5×10-3pa后，以5～10℃/min的速率加热至1150～1180℃，保温30～60min，再以3～5℃/min的速率降温至500℃后随炉冷至室温。

10、优选的，糊状混合粉末涂覆于基板上后，采用刮刀刮平，之后再进行真空钎焊。

11、优选的，所述基板包括钢材基板，涂覆前对基板进行打磨、抛光和清洗。

12、本发明的有益效果：相对传统工艺制备的涂层，本发明方法制备的涂层与基体结合强度高、厚度可控；相对传统钎涂涂层，本发明方法制备的涂层中脆性相少、硬质颗粒含量高、耐磨性强，操作简单、成本低。此外，由于高熵效应的不确定性，使用本发明提出的钎料所制备的涂层，其性能方面的提升在理论上是无法提前预知的。

1.一种高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法是先将铜或镍基钎料粉末与fecocrnicu高熵合金粉末经充分混合、惰性气体保护下加热烘干后形成第一混合粉末，之后添加wc粉末并混合形成第二混合粉末，然后将第二混合粉末与乙醇搅拌混合形成糊状混合粉末，最后将糊状混合粉末涂覆于基板上，经真空钎涂后，得到高熵合金耐磨涂层。

2.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述镍基钎料粉末为bni7粉末，所述bni7粉末在第一混合粉末中的重量百分比为10～15％。

3.根据权利要求2所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述bni7粉末为近球形，颗粒度为350-450目。

4.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述wc粉末在第二混合粉末中的重量百分比为10-30％。

5.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，形成第一混合粉末的过程中，充分混合的时间为2～5小时；惰性气体为氩气或氮气，加热至100～200℃进行烘干。

6.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述fecocrnicu高熵合金粉末为球形粉末，粒径为50～100μm。

7.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述涂覆的厚度为0.5～1.5mm。

8.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述真空钎焊的工艺参数为：真空度达到5×10-3pa后，以5～10℃/min的速率加热至1150～1180℃，保温30～60min，再以3～5℃/min的速率降温至500℃后随炉冷至室温。

9.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，糊状混合粉末涂覆于基板上后，采用刮刀刮平，之后再进行真空钎焊。

10.根据权利要求1所述高熵合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述基板包括钢材基板，涂覆前对基板进行打磨、抛光和清洗。