【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及非晶涂層，具體涉及一種鐵基非晶復合涂層及其制備方法和應用。
技術介紹
1、由于其特殊的原子結構，非晶合金具有許多優異的物理、化學和力學性能。如其強度達到2-5gpa，維氏硬度達到7gpa，彈性極限高達2％，均是晶態合金的數倍，且具有優異的耐磨、耐腐蝕性能。但是其臨界尺寸較小，目前主要作為大型變壓器鐵芯和大型石油鉆井設備的耐磨涂層使用。在眾多非晶體系中，優以fe基非晶涂層的強度、硬度和耐磨性能最優，然而，隨著工業的發展，單一的鐵基非晶涂層已難以滿足工業領域對于涂層性能日益提升的性能需求。
2、相比傳統鐵基非晶合金涂層，鐵基非晶復合涂層通過在鐵基非晶涂層中引入增強相材料，顯著提升了硬度、耐磨性和強度，且與基體結合強度增加使其減少剝落的可能，可以使其在惡劣海洋環境條件下具有更長的使用壽命。而且，鐵基非晶合金復合涂層相比傳統且成本高昂的涂層材料，不僅價格低廉，而且環保，大大規避了對環境和居民健康的風險。
3、鐵基非晶復合涂層的制備方法主要有電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速火焰噴涂等等。其中，超音速火焰噴涂具有以下優勢：(1)通過高速氣流將噴涂粉末加熱至高溫狀態，并快速冷卻形成高密度的非晶結構，降低涂層的孔隙率；(2)超音速火焰噴涂可以在較大區域內實現均勻的噴涂，可以在各種復雜形狀的零件表面噴涂，且涂層質量更穩定可靠；(3)超音速火焰噴涂效率更高，可以在短時間內完成噴涂，節省時間和成本，提高生產效率。例如，現有技術公開了采用超音速火焰噴涂法制備的nicr-cr3c2涂層，該nicr-cr3c2涂
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種鐵基非晶復合涂層及其制備方法和應用。本專利技術制備的鐵基非晶復合涂層具有優異的耐磨性能。
2、為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種鐵基非晶復合涂層，化學組成包括fecrmo非晶涂層和分散于所述fecrmo非晶涂層中的cr3c2顆粒；所述鐵基非晶復合涂層中cr3c2顆粒的質量含量為3～10％。
4、優選地，以質量百分含量計，所述fecrmo非晶涂層的化學組成包括：cr25～27％，mo?16～18％，c?2.0～2.5％，b?2.0～2.2％，fe?50.3～55％。
5、優選地，所述鐵基非晶復合涂層的厚度為200～400μm。
6、本專利技術還提供了上述技術方案所述鐵基非晶復合涂層的制備方法，包括以下步驟：采用混合粉末，在金屬基體表面進行超音速火焰噴涂，形成鐵基非晶復合涂層；所述混合粉末包括fecrmo非晶粉末和cr3c2顆粒，所述混合粉末中cr3c2顆粒的質量含量為3～10％。
7、優選地，所述fecrmo非晶粉末的粒徑為15～53μm。
8、優選地，所述cr3c2顆粒的粒徑為35～55μm。
9、優選地，所述超音速火焰噴涂采用高速空氣燃料技術，工藝條件包括：氧氣流速1500～2200scfh，噴涂距離為250～350mm，燃料流速為5～8gph，送粉速率為30～40g/min，載氣流速為10～15l/min。
10、優選地，所述超音速火焰噴涂的燃料包括煤油、丙烯、天然氣和液化石油氣中的一種或多種。
11、優選地，所述金屬基體在使用前先進行噴砂后預熱。
12、本專利技術還提供了上述技術方案所述鐵基非晶復合涂層或上述技術方案所述制備方法制得的鐵基非晶復合涂層作為保護層的應用。
13、相比于其他體系的非晶合金，本專利技術提供的fecrmo非晶涂層具有高硬度、高耐磨損特性和更優異的耐腐蝕性，能夠非常好的抵御酸、堿等腐蝕介質的侵蝕；fecrmo鐵基非晶涂層不含有毒物質，從而避免對環境造成嚴重污染；fecrmo鐵基非晶涂層研究具有較低的成本，并且可以同時兼顧金屬基體的良好機械性能和非晶合金的優異特性。cr3c2顆粒屬于陶瓷顆粒，具有卓越的硬度、化學穩定性和抗腐蝕性能。本專利技術通過在fecrmo非晶涂層中添加3～10wt％的cr3c2顆粒作為增強相，成功改善了涂層截面及表面的孔隙狀態，孔隙少，內部結構較為致密，顯著提高了鐵基非晶復合涂層的硬度、耐磨性能和耐腐蝕性能。本專利技術提供的鐵基非晶復合涂層(fecrmo·cr3c2)作為保護層，能夠延長金屬基體，特別是在高負荷和惡劣工況下的金屬基體(如在腐蝕環境下使用的泵閥部件)的使用壽命，減少其維修和更換頻率。如實施例測試結果所示，未添加cr3c2顆粒的fecrmo鐵基非晶涂層硬度為800hv，摩擦系數約為0.7，自腐蝕電位為-916.89v；而含6wt％cr3c2顆粒的鐵基非晶復合涂層的顯微硬度達到962.7hv，摩擦系數降低至約0.2933，自腐蝕電位為-466.82v，表明cr3c2顆粒的添加顯著增強了鐵基非晶復合涂層的硬度、耐磨性能和耐腐蝕性能。
14、本專利技術采用超音速火焰噴涂法，在金屬基體表面制備的鐵基非晶復合涂層，表面熔融狀態良好，存在少量孔隙，內部結構較為致密，同時含有cr3c2相，非晶率均在70％以上，且鐵基非晶復合涂層與金屬基體結合強度高，不易脫落。而且，本專利技術提供的制備方法，工藝簡單，操作簡單，成本低，適宜工業化生產。
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1.一種鐵基非晶復合涂層，其特征在于，化學組成包括FeCrMo非晶涂層和分散于所述FeCrMo非晶涂層中的Cr3C2顆粒；所述鐵基非晶復合涂層中Cr3C2顆粒的質量含量為3～10％。
2.根據權利要求1所述的鐵基非晶復合涂層，其特征在于，以質量百分含量計，所述FeCrMo非晶涂層的化學組成包括：Cr25～27％，Mo?16～18％，C?2.0～2.5％，B?2.0～2.2％，Fe?50.3～55％。
3.根據權利要求1或2所述的鐵基非晶復合涂層，其特征在于，所述鐵基非晶復合涂層的厚度為200～400μm。
4.權利要求1～3任一項所述鐵基非晶復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述FeCrMo非晶粉末的粒徑為15～53μm。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述Cr3C2顆粒的粒徑為35～55μm。
7.根據權利要求4～6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述超音速火焰噴涂采用高速空氣燃料技術，工藝條件包括：氧氣流速1500～2200SC
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述超音速火焰噴涂的燃料包括煤油、丙烯、天然氣和液化石油氣中的一種或多種。
9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述金屬基體在使用前先進行噴砂后預熱。
10.權利要求1～3任一項所述鐵基非晶復合涂層或權利要求4～9任一項所述制備方法制得的鐵基非晶復合涂層作為保護層的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鐵基非晶復合涂層，其特征在于，化學組成包括fecrmo非晶涂層和分散于所述fecrmo非晶涂層中的cr3c2顆粒；所述鐵基非晶復合涂層中cr3c2顆粒的質量含量為3～10％。
2.根據權利要求1所述的鐵基非晶復合涂層，其特征在于，以質量百分含量計，所述fecrmo非晶涂層的化學組成包括：cr25～27％，mo?16～18％，c?2.0～2.5％，b?2.0～2.2％，fe?50.3～55％。
3.根據權利要求1或2所述的鐵基非晶復合涂層，其特征在于，所述鐵基非晶復合涂層的厚度為200～400μm。
4.權利要求1～3任一項所述鐵基非晶復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述fecrmo非晶粉末的粒徑為15～53μm。
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