所属领域：装备制造、新材料

研究目的：在腐蚀环境（包括海水）下服役的零部件，常常遭受严重的腐蚀磨损。不锈钢虽然具有良好的耐蚀性，但常常不能满足苛刻的抗腐蚀磨损要求。为此，本课题提出在不锈钢表面激光熔覆一种铁基合金，形成冶金结合、无裂纹和孔洞的合金涂层，并通过对不锈钢表面成分及组织结构的调控，以较低的成本大幅提升其抗腐蚀磨损性能。

目前开发阶段：实验室成熟技术

成果简介：

为了能够满足在腐蚀环境下的抗腐蚀磨损要求，零部件常常采用不锈钢制造。而苛刻的腐蚀磨损工况下，不锈钢及一些传统的涂层材料难以满足使用要求。针对现有技术存在的问题，本课题提出一种应用于腐蚀环境下的金属涂层的激光熔覆制备方法。根据基体材料设计涂层合金成分，通过打底层等工艺手段调控涂层的合金成分。然后，通过利用激光束的高能量密度，将不锈钢和一层薄的铁基非晶粉末熔融，并经相互渗透和扩散互熔形成一种多相结构的复合涂层。该合金涂层呈冶金结合、无裂纹和孔洞。再采用添加剂及熔覆工艺方法调控涂层的合金成分及组织结构，形成具有比不锈钢更加优异的减磨性、耐磨性、耐腐蚀磨损性。

具体方法包括：采用市售铁基非晶粉末（纯度 99.9%，粒径 200~325 目）为原始材料，其各元素原子百分比分别为 Fe：50~60%，Mo：7~15%，Cr：4~9%，Si：3~6%，Al： 3~6%，Y：2~5%，Co：2~5%。采用 GD-ECYW300 型脉冲式光纤激光器对所制备好的粉末进行激光熔覆。峰值功率 5.0~6.0kW，熔覆速度 160~200mm/min，频率 8~16Hz，并在熔覆过程中使用氩气做保护气沿激光加工方向吹气保护。所制备的合金涂层在 Ringer’s 腐蚀性溶液中，10N 载荷下的摩擦系数非常低（前期低于 0.1），说明所制备的涂层有很好的自润滑作用。与 316L 不锈钢相比，该涂层的摩擦系数降低 35%，磨损率仅为 316L 的1/3。