【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋼構件表面耐磨損復合涂層的制備領域，具體為一種包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，可應用于實現對鋼制零件表面的涂覆，對零件表面有顯著的減摩耐磨效果。
技術介紹
1、隨著科技發展的日新月異，武器裝備、航空航天、交通運輸等領域，由于對一系列裝備器械參數指標不斷提高要求，導致一些重要零部件如火炮身管、發動機葉片、裝甲車軸承等的壽命越來越短。這些關鍵零部件失效往往發生在局部，整個更換將造成資源浪費，并且更換周期較長。近年來，科學研究人員不斷的探索，認為涂層技術是目前應用廣泛、發展迅速的提高構件服役性能與壽命的有效手段。通過涂層技術可以強化零部件的表面性能，甚至可以在零部件失效后，對其進行局部修復。這樣，既增加了部件的使用壽命，又省時節約成本。
2、在眾多的涂層材料中，高熵合金作為新興金屬材料，自2004年葉筠蔚教授突破傳統合金理念，提出這一新興合金概念以來，以其優異的性能等到了各行各業的廣泛關注。高熵合金具有熱力學上的高熵效應、動力學上的緩慢擴散效應、結構上的晶格畸變效應、“雞尾酒”效應。高熵效應能抑制金屬間化合物的生成，促進形成單一的固溶體結構；晶格畸變效應，使得固溶強化效果明顯，從而高熵合金的性能也會相應地提高；“雞尾酒”效應是合金中各主元基本性能相互作用的復合效應，選擇不同元素會影響合金的性能。在一系列的強化效應下高熵合金具有諸多優異的性能，如高硬度、優異的耐磨性、高溫抗氧化性等。目前的研究中，對cocrfeni基高熵合金涂層的研究較多，尤其是cocrfenial
3、電火花沉積技術可在金屬基體表面制備具有冶金結合的性能優異的涂層，具有以下優點：(1)設備簡單、造價低；(2)沉積層與基體為冶金結合，不會發生剝落現象；(3)對工件心部溫度影響不大，無組織和性能變化，工件不會退火和變形；(4)耗能少、材料消耗低，而且電極材料可以根據用途廣泛選擇；(5)可以用來修復磨損件，對工件無大小限制，尤其適合特大型工件的局部處理；(6)操作簡便、安全，對操作人員技術要求不高；(7)不污染環境，噪音小；(8)強化層厚度和表面粗糙度可通過調節電氣參數及控制強化時間等獲得不同的工藝效果；(9)零件強化修復成本遠低于更換零件成本。可廣泛應用于武器裝備、航空航天、電子通信及海洋船舶等領域，尤其在應急修復處理方面，既便捷又高效。近期研究表明，應用電火花沉積技術制備的alcocrfini高熵合金涂層、tin涂層、zr基非晶-納米晶涂層、ni-ws2、mo-si-b涂層、cr-al-si-b涂層、ni-mos2涂層，能夠顯著提高基體材料的摩擦磨損、耐高溫等性能。
技術實現思路
1、本專利技術旨在于提供一種包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，獲得的高熵合金復合涂層能夠解決在摩擦磨損環境下鋼基體材料表面的摩擦磨損問題，保障鋼構件的安全、有效運行，降低生產和維護成本。
2、本專利技術的技術方案是：
3、一種包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，基體材料采用鋼，電火花沉積用電極為cocrfenial高熵合金電極和高純石墨電極，采用電火花沉積技術，在鋼基體表面沉積包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層。
4、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，采用等摩爾比平均粒度為300～500nm的鈷粉、鉻粉、鐵粉、鎳粉、鋁粉，壓制成型后利用放電等離子燒結技術燒結而成cocrfenial高熵合金電極，燒結溫度為1050～1100℃，燒結時間10～20min，燒結壓力4～6噸。
5、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，納米級石墨和金剛石彌散分布于cocrfenial高熵合金復合涂層中，石墨和金剛石的質量百分含量為18％～25％。
6、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，具體步驟如下：
7、(1)將切割好的基體材料用砂紙按照240#、400#、600#、800#、1000#、1500#的砂紙逐級打磨，去除基體表面氧化膜；使用粒度為2.5μm的金剛石研磨膏進行拋光處理；拋光后，將基體材料置于酒精容器中，并利用超聲波進行300～600秒的清洗，清洗完成后利用風筒進行吹干處理待用；
8、(2)將cocrfenial高熵合金電極加工成適合電火花沉積夾持的形狀，用砂紙按照240#、400#、600#、800#、1000#、1500#的砂紙逐級打磨，去除電極表面氧化膜；使用粒度為2.5μm的金剛石研磨膏進行拋光處理；拋光后，將cocrfenial高熵合金電極置于酒精容器中，并利用超聲波進行300～600秒的清洗，清洗完成后利用風筒進行吹干處理待用；
9、(3)將高純石墨電極加工成適合電火花沉積夾持的形狀待用；
10、(4)在氬氣保護下進行電火花沉積，具體工藝參數為：輸出功率為1200w～1600w，輸出電壓為60v～80v，電極轉速1800～2200轉/min，沉積速率為2～4min/cm2；首先進行cocrfenial高熵合金涂層沉積，然后在cocrfenial高熵合金涂層上，采用高純石墨電極對沉積的cocrfenial高熵合金涂層進行熔滲處理。
11、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，氬氣流量為8～12l/min。
12、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，通過改變工藝參數、氬氣流量和沉積速率，來調節cocrfenial高熵合金復合涂層中石墨和金剛石的含量。
13、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，cocrfenial高熵合金復合涂層的石墨和金剛石中，石墨的質量百分含量為39.71～44.46％，金剛石的質量百分含量為55.54～60.29％。
14、所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，cocrfenial高熵合金復合涂層的厚度為19.32μm～65.37μm。
15、本專利技術的設計思想是：
16、本專利技術核心思想是利用電火花技術的優勢，使部分石墨在沉積過程中原位轉化為金剛石滲入涂層內部，借助于高熵效應和金剛石彌散強化相及石墨自潤滑的協同作用，得到減摩耐磨性能極佳的涂層。具體如下：金剛石具有良好的彌散強化及石墨自潤滑效果，本專利技術利用電火花沉積技術的優勢，即在沉積過程中能夠產生超細晶甚至納米級晶組織使涂層力學性能增強，最大限度的發揮高熵合金、金剛石、石墨的協同作用。同時，基體與涂層的結合力強，沉積設備價格低，操作簡便，便于工業化應用等。此外，本專利技術的顯著優勢是本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，基體材料采用鋼，電火花沉積用電極為CoCrFeNiAl高熵合金電極和高純石墨電極，采用電火花沉積技術，在鋼基體表面沉積包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層。
2.按照權利要求1所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，采用等摩爾比平均粒度為300～500nm的鈷粉、鉻粉、鐵粉、鎳粉、鋁粉，壓制成型后利用放電等離子燒結技術燒結而成CoCrFeNiAl高熵合金電極，燒結溫度為1050～1100℃，燒結時間10～20min，燒結壓力4～6噸。
3.按照權利要求1所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，納米級石墨和金剛石彌散分布于CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層中，石墨和金剛石的質量百分含量為18％～25％。
4.按照權利要求1或2或3所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于
5.按照權利要求4所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，氬氣流量為8～12L/min。
6.按照權利要求4所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，通過改變工藝參數、氬氣流量和沉積速率，來調節CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層中石墨和金剛石的含量。
7.按照權利要求6所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的石墨和金剛石中，石墨的質量百分含量為39.71～44.46％，金剛石的質量百分含量為55.54～60.29％。
8.按照權利要求4所述的包含金剛石滲層的CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，CoCrFeNiAl高熵合金復合涂層的厚度為19.32μm～65.37μm。
...【技術特征摘要】
1.一種包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，基體材料采用鋼，電火花沉積用電極為cocrfenial高熵合金電極和高純石墨電極，采用電火花沉積技術，在鋼基體表面沉積包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層。
2.按照權利要求1所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，采用等摩爾比平均粒度為300～500nm的鈷粉、鉻粉、鐵粉、鎳粉、鋁粉，壓制成型后利用放電等離子燒結技術燒結而成cocrfenial高熵合金電極，燒結溫度為1050～1100℃，燒結時間10～20min，燒結壓力4～6噸。
3.按照權利要求1所述的包含金剛石滲層的cocrfenial高熵合金復合涂層的電火花二次沉積制備方法，其特征在于，納米級石墨和金剛石彌散分布于cocrfenial高熵合金復合涂層中，石墨和金剛石的質量百分含量為18％～25％。
4.按照權利要求1或2或3所述的包含金剛石滲層的cocrfenia...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉明，郭策安，王子君，張新穎，高峰，徐志宇，朱廣林，盧旭東，張健，
申請(專利權)人：沈陽理工大學，
類型：發明
國別省市：
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