1.一种梯度复合涂层,其特征在于,梯度复合涂层为碳化钽涂层,梯度复合涂层中第一涂层包括致密的纳米TaC层;第二涂层包括致密的微纳米及微米TaC层;第三涂层包括呈均匀分布的TaC分散层,且所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层依次呈梯度分布。
2.如权利要求1所述的梯度复合涂层,其特征在于,所述第一涂层的平均厚度为84.9-
226.42μm,其中致密的纳米TaC层占所述第一涂层体积的70%-90%,晶粒尺寸为100-
500nm。
3.如权利要求1所述的梯度复合涂层,其特征在于,所述第二涂层的平均厚度为93.9-
164.71μm,其中致密的微纳米及微米TaC层占所述第二涂层体积的40-60%,晶粒尺寸为
500-1000nm。
4.如权利要求1所述的梯度复合涂层,其特征在于,所述第三涂层的平均厚度为平均厚度为335.9-447.53μm,其中呈均匀分布的TaC分散层占所述第三涂层体积的30-50%,晶粒尺寸为1-3μm。
5.如权利要求1至4中任一项所述的梯度复合涂层,其特征在于,梯度复合涂层总厚度为514.7-838.66μm。
6.如权利要求5所述的梯度复合涂层,其特征在于,复合碳化物涂层的显微硬度达
1100-2415HV0.1,所述涂层的耐磨性是基体的6.9-8倍。
7.一种制备如权利要求1所述梯度复合涂层的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将基体表面除锈后,依次酸洗、打磨和酒精或丙酮超声清洗,所述基体为低碳钢或低碳合金钢;
2)将除锈清洗后的低碳钢或低碳合金钢表面涂覆一层厚度为0.5-2mm的增碳剂,增碳剂包括石墨粉,所述石墨粉的粒度为600-1000目,纯度为85-95%;
所述增碳剂用酒精或丙酮调至糊状后涂敷在所述基体表面;
3)再在其上涂覆一层厚度为1-3mm保温涂层;
4)将步骤3)中涂覆有保温涂层的基体放入高频感应器中进行表层增碳处理,表层增碳的温度控制在900-950℃之间,增碳时间为36-96h;
5)将钽铁粉均匀覆盖在步骤4)中进行增碳处理后的所述基体上;
6)将步骤5)中的所述基体放入烘箱中于50-60℃预干燥10-30min;
7)将步骤6)中预干燥后进行增碳处理的金属基体置于工作台上,用二氧化碳激光器进行激光熔覆,激光功率选用1200-2000W,扫描速度为5-7mm/s,光斑尺寸为10mm×2mm,多道搭接率为20%-24%,熔覆层厚度控制在0.5-1.5mm;
8)将步骤7)中激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉内进行热处理,最后随炉冷却至室温,获得所述低碳钢或低碳合金钢基体表面的复合耐磨碳化物涂层。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述保温涂层包括下述质量比的原料:九水合硅酸钠10%,去离子水30~40%,纳米SiO22~4%,空心陶瓷微珠8~25%,硅酸铝纤维3~9%,SiO2气凝胶浆料8~28%,六钛酸钾晶须0~2%,金红石型TiO2~2%,钛溶胶
0~8%。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤5)中,所述钽铁粉的粒度为100-150μm,纯度为50%-60%。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤8)中,热处理的工艺如下:激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉中从室温升温至1050-1250℃,升温速度控制在5-7℃/min,保温时间为30-120min;
所述热处理过程中的保护气为氩气,气体流量为4-6ml/min。