【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于合金/陶瓷復合涂層，具體涉及一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層及其制備方法。
技術介紹
1、在水力發電領域，水輪機的磨蝕破壞一直是水電站運行的難治之癥。在氣蝕和泥沙磨損的聯合作用下，水輪機導葉、轉輪等過流部件的表面形態發生改變，破壞了水流對過流部件應有的繞流條件，影響了水輪機的出力和運行效率；另外，磨蝕造成的材料破壞會導致過流部件破壞失效，嚴重時使機組產生強烈振動、噪音和負荷波動，直接影響水輪機的安全穩定性和服役壽命。特別是在高水頭、含沙量大的流域，水輪機的磨蝕破壞尤為嚴重，不得不縮短檢修周期，甚至在汛期被迫“棄水保機”，造成極大的經濟損失和能源浪費。因此，解決水輪機過流部件的磨蝕、空蝕問題十分迫切。
2、目前，主要的抗磨蝕、空蝕的措施有優化水輪機過流部件的設計、選擇抗磨蝕、空蝕性能較好的不銹鋼作為過流部件用材，采用抗磨蝕涂層對過流部件表面進行防護，以及通過減排沙設施降低水流含沙量等。其中開發抗磨蝕、空蝕的涂層是最經濟、最有效的方法。
3、目前抗磨蝕涂層中應用最廣泛的是硬質涂層，其以金屬材料為主，包括碳化物等硬質相金屬陶瓷、硬質耐磨合金以及自熔性合金等，具有很強的耐磨性，能有效抵抗硬質顆粒的磨損和氣蝕破壞。且隨著高性能表面防護涂層材料和制備技術的發展，激光熔覆制備的高熵合金/陶瓷復合涂層，已成為高質量表面技術發展新趨勢。
4、中國專利cn118389924a公開了一種稀土改性增強增韌性復合耐磨蝕抗空蝕涂層粉末、涂層及其制備方法，涂層粉末由wc粉末、co粉、cr粉、稀土、增強增
5、中國專利cn114214555b公開了一種抗空蝕耐腐蝕金屬-陶瓷基復合材料及其制備方法，其以金屬材料、陶瓷材料和稀土材料為原料，輔以激光重熔處理工藝制備得到了一種抗空蝕耐腐蝕金屬-陶瓷基復合材料，其中金屬材料包括金屬ni、金屬co、金屬cr、ni基合金、co基合金、cr基合金、ti基合金、雙相不銹鋼、鋁青銅或鎳鋁青銅，陶瓷材料為碳化物陶瓷和/或氧化物陶瓷，稀土材料包括稀土元素單質或稀土元素化合物，具體為氧化鈰或氧化鑭。制備得到的復合材料可以用于各類過流部件，如船舵、螺旋槳、水輪機葉片等，極大地降低部件因空蝕和腐蝕破壞的維修頻率，提高設備的使用效率，延長設備的服役時間。
6、但是現有技術對于抗空蝕、抗磨蝕和抗腐蝕的綜合性能略顯不足，常規采用ceo2和/或la2o3作為稀土粉末改性時，復合涂層隨著抗磨蝕性能的提高，抗空蝕性能會出現下降較大的趨勢，所制備的涂層抗腐蝕性能往往不理想。因此有必要開發一種能同時具有具有良好抗磨蝕性能、抗空蝕性能、抗腐蝕性能的復合涂層，以滿足不同領域的需求。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術提供一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層及其制備方法，在co基合金中添加nbc粉末和稀土粉末，提高了復合涂層的硬度、抗空蝕性能、抗磨蝕性能和抗腐蝕性能。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層，由以下質量百分比原料組成：nbc粉末20-35?wt%，稀土粉末0.05-0.1?wt%，余量為co基合金粉末。
3、優選的，所述稀土粉末由40-60?wt%的nd2o3粉末和40-60?wt%的y2o3粉末組成。
4、進一步優選的，所述nd2o3的粒度為1-5μm，y2o3的粒度為1-5μm。
5、優選的，所述co基合金粉末由以下原子百分比的原料組成：cr粉末：28-35?at%、mo粉末：0.5-1?at%、c粉末：4-7?at%、fe粉末：1-3?at%、ni粉末：1-3?at%、w粉末：1-2?at%，余量為co粉末。
6、優選的，所述co基合金粉末的粒度為10-105μm。
7、優選的，所述nbc粉末的粒度為1-5μm。
8、進一步優選的，co基合金粉末、nbc粉末和稀土粉末采用氣霧化法制備。
9、一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層的制備方法，包括以下步驟：
10、（1）將co粉末、cr粉末、mo粉末、c粉末、fe粉末、ni粉末、w粉末按原子百分比混勻得到co基合金粉末；
11、（2）將co基合金粉末與nbc粉末、稀土粉末按質量百分比混勻得到co基合金/陶瓷復合涂層粉末；
12、（3）將稀土改性co基合金/陶瓷復合粉末分開放置平鋪，干燥；
13、（4）清洗基材并干燥；
14、（5）將干燥后的稀土改性co基合金/陶瓷激光熔覆制備稀土改性co基合金/陶瓷復合涂層。
15、優選的，步驟（3）所述的平鋪厚度≤8cm，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為1-5h。
16、優選的，步驟（4）所述的清洗方式為有機溶劑清洗，干燥溫度為50-60℃。
17、優選的，步驟（5）所述的激光熔覆的工藝參數為：光斑直徑為4-6mm，激光功率為2.5-4kw，搭接率：40%-60%，熔覆頭掃描速度：5-20mm/s，送粉率：15-90g/min。
18、優選的，所述制備得到的稀土改性co基合金/陶瓷復合涂層的厚度為0.5-10mm。
19、優選的，步驟（4）所述的基材為q235鋼、zg06cr13ni5mo不銹鋼和316l不銹鋼中的任一種。
20、本專利技術的有益效果在于：
21、1、將co粉末、cr粉末、mo粉末、c粉末、fe粉末、ni粉末、w粉末混合制備得到co基合金，多元素共晶形成單一固溶體或簡單共晶組織的特殊原子組織結構，在具有較高硬度的同時還具有較高韌性，協同提高合金的抗磨蝕、抗空蝕和抗腐蝕性能。同時，c粉末和w粉末形成wc，wc在鋼的微觀結構中彌散分布，能夠在磨損過程中承受較大的壓力和摩擦力，保護鋼的基體，從而提高合金的耐磨性和硬度。
22、2、將co基合金與nbc粉末混合，通過激光熔覆方法制備復合涂層，co基合金粉末與nbc協同作用，增加了涂層的熱硬度、抗熱沖擊和抗熱氧化等性能，通過添加稀土nd2o3和y2o3等稀土，nd2o3和y2o3在合金中分布于co相中及wc晶粒的晶界處，增加co對wc晶粒的潤濕性；抑制wc晶粒的不均勻長大，細化晶粒；抑制合金中η相的生成；提高合金的耐磨性、耐蝕性。
23、3、本專利技術制備得到的稀土改性co基合金/陶瓷復合涂層，可以使水輪機常用基體材料zg05cr13ni5mo的度提高25~35%左右，抗磨蝕性能提高3-6倍，抗空蝕性能提高2-5倍；耐中性鹽霧腐蝕時間大于480h。
24、4、本專利技術的生產效率高，相較于超音速熱噴涂技術，更適合小空間施工，可以制備較厚的涂層，用于解決水輪機表面的磨蝕、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.?一種稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：由以下質量百分比原料組成：NbC粉末20-35?wt%，稀土粉末0.05-0.1?wt%，余量為Co基合金粉末。
2.?根據權利要求1所述的一種稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述稀土粉末由40-60?wt%的Nd2O3粉末和40-60?wt%的Y2O3粉末組成。
3.根據權利要求2所述的一種稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述Nd2O3的粒度為1-5μm，Y2O3的粒度為1-5μm。
4.?根據權利要求1所述的一種稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述Co基合金粉末由以下原子百分比的原料組成：Cr粉末：28-35?at%、Mo粉末：0.5-1?at%、C粉末：4-7?at%、Fe粉末：1-3?at%、Ni粉末：1-3?at%、W粉末：1-2?at%，余量為Co粉末。
5.根據權利要求1所述的一種稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述Co基合金粉末的粒度為10-105μm。
6.根據權利要求1所述的一種稀
7.一種如權利要求1-6任一項所述的稀土改性的Co基合金/陶瓷復合涂層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟（3）所述的平鋪厚度≤8cm，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為1-5h。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟（4）所述的清洗方式為有機溶劑清洗，干燥溫度為50-60℃。
10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟（5）所述的激光熔覆的工藝參數為：光斑直徑為4-6mm，激光功率為2.5-4KW，搭接率：40%-60%，熔覆頭掃描速度：5-20mm/s，送粉率：15-90g/min。
...【技術特征摘要】
1.?一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：由以下質量百分比原料組成：nbc粉末20-35?wt%，稀土粉末0.05-0.1?wt%，余量為co基合金粉末。
2.?根據權利要求1所述的一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述稀土粉末由40-60?wt%的nd2o3粉末和40-60?wt%的y2o3粉末組成。
3.根據權利要求2所述的一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述nd2o3的粒度為1-5μm，y2o3的粒度為1-5μm。
4.?根據權利要求1所述的一種稀土改性的co基合金/陶瓷復合涂層，其特征在于：所述co基合金粉末由以下原子百分比的原料組成：cr粉末：28-35?at%、mo粉末：0.5-1?at%、c粉末：4-7?at%、fe粉末：1-3?at%、ni粉末：1-3?at%、w粉末：1-2?at%，余量為co粉末。
5.根據權利要求1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳濤，劉輝，陳小明，王明明，耿在明，楊杰，秦巖平，劉偉，伏利，
申請(專利權)人：中國長江電力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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