本發明涉及冷噴涂的技術領域，更具體地說，本發明涉及一種冷噴涂制備硬質合金涂層的方法。
背景技術：
ti(c，n)基硬質合金具有較傳統硬質合金更優異的高溫性能，耐磨性能和化學穩定性能，同時還能節約大量戰略“鎢”“鈷”資源，成為近年來硬質合金的研究熱點。ti(c，n)基硬質合金抗塑性變形能力和韌性較差，kieffer等人將非化學計量比的tin加入tic后，不但可以提高室溫和高溫力學性能，更重要的是由于非化學計量比的tinx中存在大量的n空位缺陷，使得ti(c，n)基硬質合金的燒結溫度降低，在不是很高的燒結溫度下，就能獲得性能優良的機械性能。然而熱壓燒結工藝限制了ti(c，n)基硬質合金的應用。
冷噴涂(coldgasdynamicspray，cgds)是以壓縮氣體作為加速介質，帶動金屬或合金顆粒在固態下以極高的速度撞擊基材，使顆粒發生強烈的塑性變形而沉積形成涂層的技術，由于冷噴涂主要依賴材料的塑性變形，因而在現有技術中通常很難通過冷噴涂的方法獲得結合力優異的硬質合金涂層。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種冷噴涂制備硬質合金涂層的方法。
本發明的冷噴涂制備硬質合金涂層的方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)在金屬基體表面涂覆nicraly底層；
(2)在nicraly底層上冷噴涂tic和tin0.3的混合粉末，制備ti(c，n)硬質合金層。
其中，還包括步驟(3)，在600～950℃的溫度下進行熱處理，熱處理時間為10～30min。
其中，所述冷噴涂的工藝條件為：以n2為工作氣體，氣體溫度為350～500℃，氣體壓力為3.0～6.0mpa，噴涂距離為25～50mm。
其中，所述金屬基體為鐵基、鎳基或鈦基基體。
其中，所述nicraly底層通過噴涂工藝制備得到，所述噴涂工藝可以選擇電弧噴涂、火焰噴涂、等離子噴涂等。
其中，所述nicraly底層中，cr的含量為12～30at％，al的含量為5.0～12.0at％，y的含量為0.5～1.5at％的y，余量為ni。
其中，所述tic和tin0.3的混合粉末經過球磨和造粒處理。
其中，所述tic和tin0.3的質量比為2∶8～3∶7。
本發明的第二方面還涉及一種由上述制備方法制備得到的硬質合金涂層。
其中，所述nicraly底層的厚度為0.1～0.5mm，涂層的厚度為0.1～1.0mm。
與現有技術相比，本發明的冷噴涂制備硬質合金涂層的方法具有以下有益效果：
采用冷噴涂工藝成功制備了ti(c，n)基硬質合金，硬質合金與基體的結合強度高，而且涂層組織致密，孔隙率低，可用于提高基體材料的耐磨、耐蝕以及耐高溫性能。
具體實施方式
以下將結合具體實施例對本發明的冷噴涂制備硬質合金涂層的方法做進一步的闡述，以幫助本領域的技術人員對本發明的技術方案有更完整、準確和深入的理解。
在以下實施例中tin0.3粉體采用以下方法制備得到：
原料為ti粉(純度＞99.36％，粒度＜30μm)和ch4n2o(分析純)。ti粉和ch4n2o以6∶1的摩爾比混料。在充滿氬氣的手套箱中，將ti粉和ch4n2o放入wc硬質合金球磨罐中。球、料質量比為20∶1。使用直徑分別為8mm、5mm和2mm三種大、中、小wc硬質合金球，大、中、小wc硬質合金球的質量比為3∶1∶1。在行星式球磨機(qm-3sp4型，中國)上球磨60h，每2h停機30min散熱，轉速設定為450r/min。
tin0.3(自制)和tic(市購，粒度1-3μm，純度＞99％)按照配比進行配料，并用行星式球磨機(qm-3sp4型，中國)球磨30min混料，球料質量比為10∶1，所用球磨罐為wc硬質合金罐(250ml)，所用wc硬質合金球直徑分別為8mm和5mm，大、小球質量比為6∶4，轉速設定為300r/min。然后加入水和有機粘結劑cmc進行噴霧造粒，得到平均粒徑為35μm的復合粉末。
實施例1
在20cr合金鋼表面首先通過電弧噴涂沉積厚度為0.2mm的ni71cr18al10y1底層，然后冷噴涂上述tin0.3和tic經過球磨和噴霧造粒處理得到的復合粉末(tin0.3和tic的質量比為4∶1)，工作氣體為n2，氣體溫度為500℃，氣體壓力為5.0mpa，噴涂距離為30mm，噴槍掃描速度為1mm/s。最后在700℃熱處理30min。得到的涂層厚度0.8mm，孔隙率為1.5％，與基體的結合強度為51mpa。
實施例2
在20cr合金鋼表面首先通過電弧噴涂沉積厚度為0.2mm的ni71cr18al10y1底層，然后冷噴涂上述tin0.3和tic經過球磨和噴霧造粒處理得到的復合粉末(tin0.3和tic的質量比為4∶1)，工作氣體為n2，氣體溫度為500℃，氣體壓力為3.0mpa，噴涂距離為20mm，噴槍掃描速度為1mm/s。最后在800℃熱處理30min。得到的涂層厚度0.6mm，孔隙率為1.2％，與基體的結合強度為65mpa。
實施例3
在cr15ni60合金表面首先通過電弧噴涂沉積厚度為0.2mm的ni69cr18al12y1底層，然后冷噴涂上述tin0.3和tic經過球磨和噴霧造粒處理得到的復合粉末(tin0.3和tic的質量比為7∶3)，工作氣體為n2，氣體溫度為500℃，氣體壓力為5.0mpa，噴涂距離為30mm，噴槍掃描速度為1mm/s。最后在800℃熱處理30min。得到的涂層厚度0.8mm，孔隙率為1.2％，與基體的結合強度為63mpa。
實施例4
在tc4鈦合金鋼表面首先通過電弧噴涂沉積厚度為0.2mm的ni71cr18al10y1底層，然后冷噴涂上述tin0.3和tic經過球磨和噴霧造粒處理得到的復合粉末(tin0.3和tic的質量比為7∶3)，工作氣體為n2，氣體溫度為500℃，氣體壓力為5.0mpa，噴涂距離為25mm，噴槍掃描速度為1mm/s。最后在800℃熱處理30min。得到的涂層厚度0.5mm，孔隙率為1.0％，與基體的結合強度為59mpa。
實施例5
在tc4鈦合金鋼表面首先通過電弧噴涂沉積厚度為0.2mm的ni66cr25al8y1底層，然后冷噴涂上述tin0.3和tic經過球磨和噴霧造粒處理得到的復合粉末(tin0.3和tic的質量比為7∶3)，工作氣體為n2，氣體溫度為500℃，氣體壓力為5.0mpa，噴涂距離為25mm，噴槍掃描速度為1mm/s。最后在800℃熱處理30min。得到的涂層厚度0.5mm，孔隙率為1.0％，與基體的結合強度為65mpa。