CN116121691A - 一种层流等离子喷涂耐磨涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种层流等离子喷涂耐磨涂层，包括依次设置在基体表面的MCrAlX合金涂层底层和WC基硬质合金金属陶瓷耐磨涂层面层；本发明的制备方法包括：一、经粗化和清洗得到预处理金属基体；二、采用层流等离子喷涂在预处理金属基体上形成合金涂层底层；三、采用层流等离子喷涂在合金涂层底层上形成金属陶瓷耐磨涂层面层，获得耐磨涂层。本发明在基体与面层之间设置底层，缓解了两者之间的热膨胀差异，抑制面层剥落失效及基体氧化或腐蚀损伤，显著提升了摩擦部件的服役寿命；本发明采用层流等离子喷涂，降低了空气的氧化作用以及WC的分解作用，提高了耐磨涂层的结合强度，进而保证了耐磨涂层的耐磨性能。

Description

一种层流等离子喷涂耐磨涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于表面耐磨涂层制备技术领域，具体涉及一种层流等离子喷涂耐磨涂层及其制备方法。
背景技术
钢铁材料由于具有高强度、高韧性和低成本等优点，广泛应用于装备制造业。然而，耐磨性差的缺点降低了零部件的服役寿命，造成了不可估量的经济损失。据统计，有80%的钢铁材料零件都是由于磨损而发生失效的。因此，提升钢铁材料表面的耐磨性能在减少我国装备制造业经济损失，促进我国装备制造业产业升级方面具有重要意义。目前，提升钢铁材料零部件服役寿命的有效方法是在其表面制备耐磨性能优异的涂层。WC基硬质合金涂层因其具有高的硬度和优异的耐磨性，在解决机械零部件表面摩擦磨损问题方面具有很高的应用前景。
热喷涂技术是一种使用高温高速气流将熔融的粉末粒子沉积到基体表面，形成耐磨、耐蚀、耐高温或隔热涂层的表面涂层制备工艺，在航空航天、建筑工业、石油化工和交通运输等领域具有广泛的应用前景。
目前，常用的制备WC基硬质合金涂层的热喷涂技术为大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂。但是，在使用以上两种喷涂工艺进行涂层制备过程中，喷涂材料会出现加热不完全现象，使涂层内部夹杂未熔和半熔颗粒，导致涂层的孔隙率较高。并且，在采用大气等离子喷涂进行涂层制备过程中，喷涂材料容易被射流中卷吸进来的空气氧化，影响涂层的性能。
此外，WC基硬质合金涂层的性能不仅与喷涂工艺及参数有关，还与涂层结构有关。金属基体与WC基硬质合金的热膨胀系数差异容易导致涂层的开裂与分离，影响涂层的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种层流等离子喷涂耐磨涂层。该耐磨涂层通过在基体与面层之间设置MCrAlX合金涂层底层，形成以MCrAlX合金涂层为底层，以WC基硬质合金为面层的呈梯度的涂层结构，有效抑制因基体与面层热膨胀不匹配而导致的面层剥落失效，同时抑制基体氧化或腐蚀损伤的发生，解决了基体与WC基硬质合金因热膨胀系数差异导致涂层开裂与分离、影响耐磨涂层使用寿命的难题；采用的层流等离子喷涂方法具有良好的热能保持性，在低功率下对粉末进行充分熔化，提升了涂层的结合强度，同时防止了粉末在沉积过程中由于射流卷吸导致的氧化和分解等作用，保证了耐磨涂层成分的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，包括依次设置在基体表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为MCrAlX，所述金属陶瓷耐磨涂层面层为WC基硬质合金。
上述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述合金涂层底层MCrAlX中的M为Ni或/和Co，X为Y、Ce、Si和Ta中的一种或两种混合物，且按质量百分比计，Cr为20%~25%，Al为8%~12%，X为1%~3%，余量为M。
上述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述M为Ni和Co按照1~2:1的质量比组成的混合物。
上述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述X为Y与Ce、Si或Ta的混合物，且按质量百分比计X中Y为60%~70%。
本发明通过对M及X的成分进行优化，进一步提升了合金涂层底层与金属陶瓷耐磨涂层面层的结合强度。
上述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述金属陶瓷耐磨涂层面层WC基硬质合金中包含Co、Cr、Ni和Fe中的一种或两种以上混合物，且按质量百分比计为20%~30%。
上述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni或Fe的混合物，且Co与Cr、Ni或Fe的质量比为3~7:1~2，或者所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni和Fe中两种的混合物，且Co与Cr、Ni和Fe中两种的质量比为8~15:2~6，其中Cr与Ni或Fe的质量比为2:1，或者所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni和Fe三种的混合物，Co与Cr、Ni和Fe三种的质量比为6~12:2~5，其中Cr与Ni、Fe的质量比为3:1:1。
本发明通过对WC基硬质合金中成分Co与Cr、Ni、Fe的配比调节，进一步提升了WC基硬质合金韧性和耐腐蚀等性能。
另外，本发明还提供了一种制备如上述的层流等离子喷涂耐磨涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对金属基体的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理金属基体；
步骤二、以MCrAlX粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理金属基体的待喷涂表面上喷涂沉积MCrAlX，形成合金涂层底层；所述喷涂沉积MCrAlX的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%~75%，喷涂气体的流量为8L/min~14L/min，喷涂功率为12kW~25kW，喷枪移动速度为200mm/s~600mm/s，喷涂距离为250mm~450mm，送粉速率为12g/min~20g/min；
步骤三、以WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成金属陶瓷耐磨涂层面层，在金属表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%~75%，喷涂气体的流量为10L/min~18L/min，喷涂功率为18kW~25kW，喷枪移动速度为400mm/s~800mm/s，喷涂距离为150mm~350mm，送粉速率为9g/min~18g/min。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述金属基体为碳素钢或合金钢。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述MCrAlX粉末的粒径为15μm~45μm，所述合金涂层底层的厚度为100μm~200μm；步骤三中所述WC基硬质合金粉末的粒径为75μm~108μm，所述金属陶瓷耐磨涂层面层的厚度为50μm~150μm。本发明选择的上述粒径的MCrAlX粉末和WC基硬质合金粉末均具有优异的流动性，有利于对应底层和面层的形成，且上述厚度的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层均具有降低的应力，不易开裂。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述耐磨涂层与金属基体的结合强度为75MPa以上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的耐磨涂层在基体与金属陶瓷耐磨涂层面层之间设置MCrAlX合金涂层底层，缓解了基体与面层之间的热膨胀差异，有效抑制因两者热膨胀不匹配而导致的面层剥落失效，并为面层提供较强的结合界面，使其牢固地黏附在基体表面而不脱落，同时为基体提供环境屏障，抑制基体氧化或腐蚀损伤的发生，显著提升了摩擦部件的服役寿命。
2、本发明采用层流等离子喷涂方法在金属基体表面依次喷涂沉积MCrAlX和WC基硬质合金粉末，形成由合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层组成的耐磨涂层，有效避免喷涂射流中空气的卷入，降低了空气中氧气对底层和面层中金属的氧化作用以及对WC基硬质合金面层中WC的分解作用，保留了原始喷涂粉末中的成分，控制了涂层内杂质相的含量，进而保证了耐磨涂层的耐磨性能。
3、本发明的层流等离子喷涂过程中，各喷涂粉末粒子在长射流的作用下均得到充分加热，从而喷涂粉末粒子以完全熔化的状态沉积在金属基体表面，避免了涂层内部夹杂未熔和半熔颗粒现象，大大提高了耐磨涂层的结合强度，降低了耐磨涂层孔隙率，进一步提高了耐磨涂层的耐磨性能。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的耐磨涂层的宏观形貌图。
图2为本发明实施例1制备的耐磨涂层与金属基体硬度的变化曲线图。
图3为本发明实施例1制备的耐磨涂层与金属基体摩擦系数的变化曲线图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在Q235钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为CoNiCrAlYTa，且按质量百分比计，Co为34.5%，Ni为34.5%，Cr为20%，Al为8%，Y为1.8%，Ta为1.2%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为15%的Co和5%的Cr，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对Q235钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理Q235钢；
步骤二、以粒径为45μm的CoNiCrAlYTa粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理Q235钢的待喷涂表面上喷涂沉积CoNiCrAlYTa，形成厚度为100μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积CoNiCrAlYTa的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为75%，喷涂气体的流量为14L/min，喷涂功率为20kW，喷枪移动速度为400mm/s，喷涂距离为350mm，送粉速率为18g/min；
步骤三、以粒径为75μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为100μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在Q235钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为75%，喷涂气体的流量为18L/min，喷涂功率为22kW，喷枪移动速度为800mm/s，喷涂距离为300mm，送粉速率为15g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与Q235钢的结合强度为75MPa。
图1为本实施例制备的耐磨涂层的宏观形貌图，从图1可以看出，该耐磨涂层中底层和面层均组织均匀，且结构致密。
图2为本实施例制备的耐磨涂层与金属基体硬度的变化曲线图，从图2可以看出，该耐磨涂层的硬度达到1208.5HV0.05，明显高于金属基体Q235钢的硬度。
图3为本实施例制备的耐磨涂层与金属基体摩擦系数的变化曲线图，从图3可以看出，该耐磨涂层的平均摩擦系数为0.382，经计算，其磨损率为7.3×10-5mm3/N·m，说明耐磨涂层的耐磨性能优异。
实施例2
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在45号钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为NiCrAlY，且按质量百分比计，Ni为62%，Cr为25%，Al为12%，Y为1%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为24%的Co、4%的Cr和2%的Ni，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对45号钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理45号钢；
步骤二、以粒径为35μm的NiCrAlY粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理45号钢的待喷涂表面上喷涂沉积NiCrAlY，形成厚度为150μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积NiCrAlY的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为70%，喷涂气体的流量为12L/min，喷涂功率为23kW，喷枪移动速度为500mm/s，喷涂距离为400mm，送粉速率为20g/min；
步骤三、以粒径为90μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为80μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在45号钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为70%，喷涂气体的流量为12L/min，喷涂功率为25kW，喷枪移动速度为500mm/s，喷涂距离为200mm，送粉速率为12g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与45号钢的结合强度大于75MPa，耐磨涂层硬度为1273.8HV0.05，平均摩擦系数为0.365，磨损率为9.2×10-5mm3/N·m，说明该耐磨涂层的耐磨性能优异。
实施例3
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在T7钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为CoCrAlYCe，且按质量百分比计，Co为68%，Cr为21%，Al为9%，Y为1.3%，Ce为0.7%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为19.44%的Co和5.56%的Ni，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对T7钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理T7钢；
步骤二、以粒径为30μm的CoCrAlYCe粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理T7钢的待喷涂表面上喷涂沉积CoCrAlYCe，形成厚度为180μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积CoCrAlYCe的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为13L/min，喷涂功率为25kW，喷枪移动速度为600mm/s，喷涂距离为300mm，送粉速率为12g/min；
步骤三、以粒径为108μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为150μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在T7钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为70%，喷涂气体的流量为12L/min，喷涂功率为20kW，喷枪移动速度为450mm/s，喷涂距离为150mm，送粉速率为10g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与T7钢的结合强度大于75MPa，耐磨涂层硬度为1245.3HV0.05，平均摩擦系数为0.394，磨损率为8.7×10-5mm3/N·m，说明该耐磨涂层的耐磨性能优异。
实施例4
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在ZG200-400钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为NiCoCrAlSi，且按质量百分比计，Ni为39.48%，Co为26.32%，Cr为23%，Al为10%，Si为1.2%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为21%的Co、4.2%的Cr、1.4%的Ni和1.4%的Fe，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对ZG200-400钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理ZG200-400钢；
步骤二、以粒径为25μm的NiCoCrAlSi粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理ZG200-400钢的待喷涂表面上喷涂沉积NiCoCrAlSi，形成厚度为200μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积NiCoCrAlSi的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为8L/min，喷涂功率为15kW，喷枪移动速度为300mm/s，喷涂距离为450mm，送粉速率为15g/min；
步骤三、以粒径为85μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为120μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在ZG200-400钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为14L/min，喷涂功率为18kW，喷枪移动速度为600mm/s，喷涂距离为350mm，送粉速率为18g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与ZG200-400钢的结合强度为75MPa，耐磨涂层硬度为1253.7HV0.05，平均摩擦系数为0.386，磨损率为8.1×10-5mm3/N·m，说明该耐磨涂层的耐磨性能优异。
实施例5
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在40Cr钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为NiCoCrAlYSi，且按质量百分比计，Ni为39.16%，Co为23.04%，Cr为24%，Al为11%，Y为1.904%，Si为0.896%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为18.57%的Co、4.95%的Cr和2.48%的Fe，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对40Cr钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理40Cr钢；
步骤二、以粒径为15μm的NiCoCrAlYSi粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理40Cr钢的待喷涂表面上喷涂沉积NiCoCrAlYSi，形成厚度为120μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积NiCoCrAlYSi的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为70%，喷涂气体的流量为10L/min，喷涂功率为12kW，喷枪移动速度为200mm/s，喷涂距离为250mm，送粉速率为14g/min；
步骤三、以粒径为80μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为90μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在40Cr钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为10L/min，喷涂功率为21kW，喷枪移动速度为400mm/s，喷涂距离为250mm，送粉速率为9g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与40Cr钢的结合强度大于75MPa，耐磨涂层硬度为1262.1HV0.05，平均摩擦系数为0.348，磨损率为7.5×10-5mm3/N·m，说明该耐磨涂层的耐磨性能优异。
实施例6
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层包括依次设置在65Mn钢表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为CoNiCrAlTa，且按质量百分比计，Co为33.75%，Ni为33.75%，Cr为22%，Al为9%，Ta为1.5%；所述硬质合金耐磨涂层面层为WC基硬质合金，且WC基硬质合金中包含质量百分比为18.35%的Co、4.59%的Cr、1.53%的Ni和1.53%的Fe，余量为原子百分比为1:1的W和C。
本实施例的层流等离子喷涂耐磨涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对65Mn钢的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理65Mn钢；
步骤二、以粒径为20μm的CoNiCrAlTa粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理65Mn钢的待喷涂表面上喷涂沉积CoNiCrAlTa，形成厚度为170μm的合金涂层底层；所述喷涂沉积CoNiCrAlTa的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为9L/min，喷涂功率为18kW，喷枪移动速度为250mm/s，喷涂距离为220mm，送粉速率为19g/min；
步骤三、以粒径为95μm的WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成厚度为140μm的金属陶瓷耐磨涂层面层，在65Mn钢表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%，喷涂气体的流量为17L/min，喷涂功率为24kW，喷枪移动速度为700mm/s，喷涂距离为330mm，送粉速率为16g/min。
按照ASTM C633-2013《热喷涂层的粘附力或粘结强度的标准试验方法》进行检测可知，本实施例制备的耐磨涂层与65Mn钢的结合强度大于75MPa，耐磨涂层硬度为1238.9HV0.05，平均摩擦系数为0.321，磨损率为8.9×10-5mm3/N·m，说明该耐磨涂层的耐磨性能优异。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，包括依次设置在基体表面的合金涂层底层和金属陶瓷耐磨涂层面层；所述合金涂层底层为MCrAlX，所述金属陶瓷耐磨涂层面层为WC基硬质合金。
2.根据权利要求1所述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述合金涂层底层MCrAlX中的M为Ni或/和Co，X为Y、Ce、Si和Ta中的一种或两种混合物，且按质量百分比计，Cr为20%~25%，Al为8%~12%，X为1%~3%，余量为M。
3.根据权利要求2所述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述M为Ni和Co按照1~2:1的质量比组成的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述X为Y与Ce、Si或Ta的混合物，且按质量百分比计X中Y为60%~70%。
5.根据权利要求1所述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述金属陶瓷耐磨涂层面层WC基硬质合金中包含Co、Cr、Ni和Fe中的一种或两种以上混合物，且按质量百分比计为20%~30%。
6.根据权利要求5所述的一种层流等离子喷涂耐磨涂层，其特征在于，所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni或Fe的混合物，且Co与Cr、Ni或Fe的质量比为3~7:1~2，或者所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni和Fe中两种的混合物，且Co与Cr、Ni和Fe中两种的质量比为8~15:2~6，其中Cr与Ni或Fe的质量比为2:1，或者所述WC基硬质合金中包含Co与Cr、Ni和Fe三种的混合物，Co与Cr、Ni和Fe三种的质量比为6~12:2~5，其中Cr与Ni、Fe的质量比为3:1:1。
7.一种制备如权利要求1~6中任一权利要求所述的层流等离子喷涂耐磨涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对金属基体的待喷涂表面进行喷砂粗化和超声清洗，得到预处理金属基体；
步骤二、以MCrAlX粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤一中预处理金属基体的待喷涂表面上喷涂沉积MCrAlX，形成合金涂层底层；所述喷涂沉积MCrAlX的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%~75%，喷涂气体的流量为8L/min~14L/min，喷涂功率为12kW~25kW，喷枪移动速度为200mm/s~600mm/s，喷涂距离为250mm~450mm，送粉速率为12g/min~20g/min；
步骤三、以WC基硬质合金粉末为喷涂粉末，采用层流等离子喷涂在步骤二中合金涂层底层的表面上喷涂沉积WC基硬质合金，形成金属陶瓷耐磨涂层面层，在金属表面获得耐磨涂层；所述喷涂沉积WC基硬质合金的工艺参数为：采用氮气与氩气的混合气体作为喷涂气体，其中氮气的体积含量为60%~75%，喷涂气体的流量为10L/min~18L/min，喷涂功率为18kW~25kW，喷枪移动速度为400mm/s~800mm/s，喷涂距离为150mm~350mm，送粉速率为9g/min~18g/min。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤一中所述金属基体为碳素钢或合金钢。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤二中所述MCrAlX粉末的粒径为15μm~45μm，所述合金涂层底层的厚度为100μm~200μm；步骤三中所述WC基硬质合金粉末的粒径为75μm~108μm，所述金属陶瓷耐磨涂层面层的厚度为50μm~150μm。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤三中所述耐磨涂层与金属基体的结合强度为75MPa以上。
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