功能等级的涂层
阅读：639发布：2022-10-06
专利汇可以提供功能等级的涂层专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及功能等级的涂层。在一方面，描述了包括多功能涂层的复合物品。在此描述的一种复合物品在一些实施方案中包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一种预 烧结 的金属或 合金 并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。，下面是功能等级的涂层专利的具体信息内容。
1.一种复合物品，包括：
一个基底；以及
一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一个具有按体积计小于40％的孔隙率的金属或合金层并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒，并且
其中，该金属或合金层是预烧结的金属或合金。
2.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该金属或合金层是完全致密的。
3.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该金属或合金层的孔隙被该外层的金属或合金基质浸润，以便提供一个完全致密的内层。
4.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该内层以冶金方式粘结至该基底上。
5.根据权利要求2所述的复合物品，其中，该金属或合金层是通过以下方式之一沉积的：堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、或感应熔覆。
6.根据权利要求2所述的复合物品，进一步包括在该内层与该外层之间的一个界面过渡区。
7.根据权利要求6所述的复合物品，其中，该界面过渡区具有范围从1μm到150μm的厚度。
8.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该外层的颗粒包括一种或多种金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、烧结碳化物、铸造碳化物、或其混合物。
9.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该基底包括钢。
10.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该孔隙率是按体积计小于10％。
11.根据权利要求1所述的复合物品，其中，该涂层进一步包括通过化学气相沉积或物理气相沉积或其组合而沉积在该外层上的至少一个耐火材料层。
12.一种复合物品，包括：
一个基底；以及
一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一种预烧结的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。
13.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该内层的预烧结的金属或合金是完全致密的。
14.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该内层的预烧结的金属或合金包括被该外层的金属或合金基质渗透的孔隙率。
15.根据权利要求14所述的复合物品，其中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是按体积计小于40％。
16.根据权利要求14所述的复合物品，其中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率被该外层的金属或合金基质浸润，以便提供一个完全致密的内层。
17.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该内层以冶金方式粘结至该基底上。
18.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该外层的颗粒包括一种或多种金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、陶瓷、烧结碳化物、铸造碳化物或其混合物。
19.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该内层具有小于该外层的洛氏C级硬度。
20.根据权利要求19所述的复合物品，其中，该外层具有大于该内层的根据ASTM G65-
04测量的耐磨蚀性。
21.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该基底包括钢。
22.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该外层进一步包括被布置在该金属或合金基质中的金属碳化物贴砖或瓷砖。
23.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该内层进一步包括被布置在该预烧结的金属或合金中的颗粒，这些颗粒是选自下组，该组由以下各项组成：金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、陶瓷、烧结碳化物和铸造碳化物及其混合物。
24.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该涂层进一步包括通过化学气相沉积或物理气相沉积或其组合而沉积在该外层上的至少一个耐火材料层。
25.根据权利要求12所述的复合物品，其中，该涂层的内层具有耐腐蚀功能和止裂功能，并且该涂层的外层具有耐磨蚀功能、耐侵蚀功能、或其组合。
26.一种制造复合物品的方法，包括：
在一个基底的表面上布置一个薄片，该薄片包括一种粉末金属或粉末合金组合物；
加热该薄片以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含一种烧结的金属或烧结的合金；
在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置一种微粒组合物，该微粒组合物包括被布置在一种载体中的硬质颗粒；
在该微粒组合物上布置一种硬钎焊合金组合物；并且
加热该微粒组合物和该硬钎焊合金组合物以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，该微粒组合物的硬质颗粒包括一种或多种金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、烧结碳化物、铸造碳化物、或其混合物。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，该内层的烧结的金属或烧结的合金是完全致密的。
29.根据权利要求26所述的方法，进一步包括将该内层的烧结的金属或烧结的合金进行热等静压，以提供一种完全致密的烧结的金属或完全致密的烧结的合金。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，该内层的烧结的金属或烧结的合金在该外层形成之前就具有孔隙率。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，该内层的烧结的金属或烧结的合金的孔隙率是按体积计小于40％。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，该内层的烧结的金属或烧结的合金层的孔隙被该外层的合金基质浸润，以便提供一个完全致密的内层。
33.根据权利要求26所述的方法，其中，该内层具有小于该外层的HRC。
34.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在施加该薄片之前机械加工该基底的表面，该薄片包括该粉末金属或粉末合金组合物。
35.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在该烧结的金属或烧结的合金上布置该包括硬质颗粒的微粒组合物之前对该内层的烧结的金属或烧结的合金进行机械加工。
36.根据权利要求26所述的方法，其中，这些硬质颗粒的载体包括一种包含有机材料的薄片。
37.根据权利要求26所述的方法，其中，这些硬质颗粒的载体是一种液体。
38.根据权利要求26所述的方法，其中，该硬钎焊合金组合物是一种薄片。
39.根据权利要求26所述的方法，其中，该硬钎焊合金组合物包括被布置在一种载体中的硬钎焊合金粉末。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，该硬钎焊合金粉末的载体包括一种包含有机材料的薄片。
41.根据权利要求26所述的方法，其中，该内层的烧结的金属或烧结的合金是以冶金方式粘结至该基底上的并且是以冶金方式粘结至该外层上的。
42.根据权利要求26所述的方法，其中，该方法进一步包括通过化学气相沉积或物理气相沉积或其组合而在该外层上沉积一个耐火材料层。
43.根据权利要求26所述的方法，其中，该涂层的内层具有耐腐蚀功能和止裂功能，并且该涂层的外层具有耐磨蚀功能和耐侵蚀功能。
44.一种制造复合物品的方法，包括：
在一个基底的表面上施加一种被布置在液体载体中的粉末金属或粉末合金组合物；
加热该粉末金属或粉末合金组合物以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含一种烧结的金属或烧结的合金；
在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置一种微粒组合物，该微粒组合物包括被布置在一种载体中的硬质颗粒；
在该微粒组合物上布置一种硬钎焊合金组合物；并且
加热该微粒组合物和该硬钎焊合金组合物以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。
功能等级的涂层
技术领域
[0001] 本发明涉及涂层，并且特别地涉及用于金属基底的多功能涂层。
背景技术
[0002] 涂层通常被施加至经受恶劣的环境或操作条件的设备上，以努力延长该设备的使用寿命。各种涂层的特性和构造是取决于所要抑制的失效模式而可获得的。例如，已经开发了用于金属基底的耐磨损、耐侵蚀且耐腐蚀的涂层。
[0003] 在涂层应用中遇到的一个显著问题是涂层的过早失效或退化。金属基底的涂层会依照各种各样的机制而失效，包括层离和开裂/破裂。在一些情况下，一个涂覆的金属基底经受了会削弱该涂层与该基底的粘结作用的热循环。在一些应用中，例如，金属基底经受了一个涂覆后热处理（比如分级淬火或正火）以便提高该基底的机械性能，其中，该涂覆后热处理使该涂层破裂。此外，在一些情况下，在涂层中的裂缝可以传播到基底上，从而导致了额外的问题。图1展示了粘结至一个金属基底上的现有技术耐磨蚀涂层的破裂，这种破裂是来自该涂覆过程和/或该基底的热处理。如图1所示，裂缝横过了该耐磨蚀涂层。
[0004] 已经尝试提供这样的涂层构造，该涂层构造对于来自热处理、包覆过程以及其他环境因素造成的过早失效是有抵抗性的。例如，在美国专利5,352,526中，提供了一种复合涂层，该复合涂层在一个硬面涂层下具有一个软金属层，该软金属层具有一种止裂功能。美国专利5,352,526中的复合涂层是通过在该金属基底的表面上堆叠多个预成型层并且在单一步骤中加热这些预成型层而形成的，以便提供该复合涂层。将包括该软金属下层的颗粒的一个预成型件施加至该基底上，随后施加耐火颗粒的一个预成型件，比如碳化钨。将硬钎焊填料预成型件施加至该耐火 颗粒预成型件上并且同时加热所有三个预成型件以便提供该涂层。硬钎焊填料材料顶层是通过进入多孔耐火颗粒层和多孔软金属颗粒层两者中的毛细作用而被浸渍，从而产生了一种实质上无空隙的涂层。当证明足够的止裂特性时，该软层允许裂缝传播至超过与该硬质颗粒层的界面，由此使该软层的机械特性和耐腐蚀特性受损。
发明内容
[0005] 在一方面，在此描述了包括多功能涂层的复合物品。在一些实施方案中，在此描述的复合物品的多功能涂层是可操作的以便增加这些物品的耐磨蚀性/耐磨损性和耐腐蚀性，同时抑制涂层的失效模式，包括层离和/或破裂。
[0006] 在此描述的一种复合物品在一些实施方案中包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一个具有按体积计小于40%的孔隙率的金属或合金层并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。
[0007] 在另一个实施方案中，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一种预烧结的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。在一些实施方案中，该预烧结的金属或合金内层是完全致密的或是基本上完全致密的。可替代地，在一些实施方案中，该预烧结的金属或合金内层具有被该外层的金属或合金基质渗透的孔隙率。
[0008] 在另一个实施方案中，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层、一个外层以及一个在该内层与该外层之间的界面过渡区，其中，该内层包括一种基本上完全致密的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。在一些实施方案中，界面过渡区展示了一种不同于内层和外层的结构。
[0010] 在另一方面，在此描述了制作复合物品的方法。在一些实施方案中，一种制作复合物品的方法包括：在一个基底的表面上布置一个薄片，该薄片包括一种粉末金属或粉末合金组合物；加热该薄片以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含一种烧结的金属或烧结的合金。在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置了一种微粒组合物，该微粒组合物包括在一种载体中的硬质颗粒；并且在该微粒组合物上布置了一种硬钎焊合金组合物。将该微粒组合物和该硬钎焊合金组合物加热以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。在一些实施方案中，该外层是以冶金方式粘合至该内层上的。
[0011] 在一些实施方案中，将该包括粉末金属或粉末合金组合物的薄片在以下条件下进行加热，这些条件足以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的烧结的金属或烧结的合金内层。可替代地，将该包括粉末金属或粉末合金组合物的薄片在一些实施方案中在以下条件下进行加热，这些条件是用于产生一种具有孔隙率的、烧结的金属或烧结的合金内层。在一些实施方案中，其中，该烧结的金属或烧结的合金内层显示了孔隙率，该孔隙率被该外层的合金基质渗透以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。
[0012] 此外，在此描述的方法的一些实施方案中，该粉末金属或粉末合金组合物被布置在一种液体载体中而不是一个薄片上并且被施加该基底的一个表面上。随后加热该粉末金属或粉末合金组合物以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含这种烧结的金属或烧结的合金。该烧结的金属或烧结的合金可以是完全致密的或可以显示出孔隙率，这取决于加热条件。该微粒组合物和硬钎焊合金组合物随后可以被施加在该烧结的金属或烧结的合金内层上并且被加热以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。
[0013] 在一些实施方案中，在此描述的复合物品和方法的涂层是多功能的。在一些实施方案中，例如，一个金属或合金内层显示了止裂功能和/或耐腐蚀功能。此外，这个包括布置在金属或合金基质中的颗粒的涂层 外层在一些实施方案中是耐磨蚀的和/或耐侵蚀的。
[0015] 图1展示了一种施加在金属基底上的现有技术的耐磨蚀涂层，其中该耐磨蚀涂层由于在涂覆过程和/或该金属基底的涂覆后热处理过程中所引起的局部应力而已经破裂。
[0016] 图2展示了根据在此描述的一个实施方案的一个涂层，该涂层包括一个界面过渡区。
[0018] 图4是根据在此描述的一个实施方案以冶金学方式粘结到基底上的一个涂层内层的烧结的连续合金的截面金相组织。
[0019] 图5是根据在此描述的一个实施方案的一种复合物品的截面金相组织。
[0020] 图6是根据在此描述的一个实施方案的一种复合物品的截面金相组织。
[0021] 图7是根据在此描述的一个实施方案的一个涂层内层的多孔烧结合金的截面金相组织。
[0022] 图8是根据在此描述的一个实施方案在对该烧结的合金施加了一个磨料外层之后图7的烧结的合金的截面金相组织。
[0023] 图9是根据在此描述的一个实施方案的一种复合物品的耐腐蚀且止裂的内层的烧结合金的截面金相组织。
[0024] 图10是根据在此描述的一个实施方案的一种复合物品的截面金相组织。
具体实施方式
[0025] 通过参考以下详细说明和实例以及它们的上述和以下说明可以更容易地理解在此描述的实施方案。但是，在此描述的元素、设备和方法并不限于在这些详细说明和实例中提及的具体实施方案。应该认识到这些实施方案仅是本发明原理的展示。在不脱离本发明的精神和范围而做 出的许多修改和修正，对于本领域的普通技术人员将是容易明白的。
[0026] 在一方面，在此描述了包括多功能涂层的复合物品。在一些实施方案中，在此描述的复合物品的多功能涂层是可操作的以便增加这些物品的耐磨蚀性/耐磨损性和耐腐蚀性，同时抑制涂层失效模式，包括层离和/或破裂。
[0027] 在此描述的一种复合物品在一些实施方案中包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一个具有按体积计小于40%的孔隙率的金属或合金层并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。
[0028] 如在此进一步说明的，该内层的金属或合金在一些实施方案中包括一种预烧结的金属或合金。可替代地，在一些实施方案中，该金属或合金包括堆焊、等离子体转移弧堆焊（plasma transferred arc）、热喷涂、冷喷涂或激光熔覆而沉积的金属或合金。在一些实施方案中，例如，堆焊包括杆堆焊、线堆焊或粉末堆焊。在一些实施方案中，通过红外熔覆或感应熔覆来施加该内层的金属或合金。
[0029] 在另一个实施方案中，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一种预烧结的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。
[0030] 现在转向在此描述的复合物品的成分，在此描述的一种复合物品包括一个基底。在一些实施方案中，基底包括一种金属或合金。例如，基底可以包括铁合金、镍合金、钴合金或其他合金。在一些实施方案中，基底包括：铸铁、低碳钢、合金钢、工具钢、或不锈钢。在一些实施方案中，基底包括一种耐火材料。此外，基底可以包括不同的几何形状。在一些实施方案中，一个基底具有圆柱形几何形状，其中，该内径（ID）表面、外径（OD）表面或两者均涂覆有在此描述的涂层。在一些实方案中，例如，基底包括：轴承、挤出机桶、挤出机螺杆、流量控制部件、牙轮钻头的钻尖、固定的刀具刃尖、管道或管。在一些实施方案中，管道包括锅炉管道或经受恶劣环境条件（包括高侵蚀条件）的管道/管。
[0031] 在此描述的一种复合物品包括一个粘附至该基底上的涂层，该涂层在一些实施方案中具有一个内层，该内层包括一种预烧结的金属或合金。在此类实施方案中，在施加或形成该涂层的外层之前，由于将金属或合金颗粒进行烧结而提供该涂层的内层，该内层的金属或合金被称作“预烧结的”。在施加该涂层外层之前烧结金属或合金颗粒以便提供一个粘附至该基底上的烧结的金属或合金内层，是与现有涂层的一种基本的结构偏差，在现有涂层中金属或合金颗粒是在该涂层的内层和外层的同时产生中用一种硬钎焊合金浸润和/或包裹的。
[0032] 用于该涂层内层的合适金属或合金可以根据各种考虑因素来进行选择，这些考虑因素包括但不限于该基底的组成特性、该内层的所希望的硬度和/或该外层的金属或合金基质的所希望的组成特性。
[0033] 在一些实施方案中，该内层包括预烧结的镍。在一些实施方案中，该内层包括一种预烧结的镍基合金。用于涂层内层的一些实施方案中的镍基合金包含各种含量的添加元素。添加元素可以包括：硼、铝、碳、硅、磷、钛、锆、钇、稀土元素、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铁、钴、铜或银、或它们的组合。在一些实施方案中，适合于内层的预烧结的镍基合金具有从表I中获得的组成参数：
[0034] 表I–预烧结的镍合金构成
[0035]
[0036] 在一些实施方案中，一个内层的预烧结的镍基合金包括镍-铁合金，比如Ni-30Fe或镍-铬合金，比如Ni-20Cr或Ni-10Cr。此外，在一些实施方案中，预烧结的镍基合金包括一种镍-铜合金，如Ni-55Cu或Ni-30Cu。在一个实施方案中，镍基合金包括Ni-2Mn-2Al-1Si。在一些实施方案中镍基合金是可商购的（在商标名 和/或 下）。
[0037] 一个内层的预烧结合金在一些实施方案中包括铜基合金。用于铜基合金的添加元素可以包括：铍、铝、镍、铬、钴、锰、铁、硅、锌、锆、铅、钨、钛、钽、铌、硼或磷或它们的组合。在一些实施方案中，一个内层的预烧结的铜基合金包括：Cu-45Ni、Cu-10Ni、Cu-(18-27)Ni-(18-27)Mn或Cu-(29-32)Ni-(1.7-2.3)Fe-(1.5-2.5)Mn。
[0038] 在一些实施方案中，内层包括预烧结的钴或预烧结的钴基合金。用于钴基合金的添加元素可以包括：铬、钼、钨、镍、铁、硼、碳、氮、磷、铝、硅、锰、钛、钒、铌、钽、锆、钇或铜或它们的组合。在一些实施方案中，钴合金是可商购的（在商标名 和/或 下）。
[0039] 此外，在一些实施方案中，该内层包括预烧结的不锈钢。在一些实施方案中，该内层的不锈钢包括奥氏体不锈钢，其包括300系列的不锈钢（例如304、316、317、321、347）和600系列的不锈钢（例如630-635、650-653、660-665）。在一些实施方案中，该内层的不锈钢包括铁素体不锈钢，比如含有10％-27％的铬和少量镍的那些。在一些实施方案中，该内层的不锈钢包括双相不锈钢或特殊的铁基合金，包括Fe-24Ni-20.5Cr-6.2Mo、Fe-Ni(32.5-
35)-Cr(19-21)-Cu(3-4)-Mo(2-3)-Mn(<2)-Si(<1)。
35)-Cr(19-21)-Cu(3-4)-Mo(2-3)-Mn(<2)-Si(<1)。
[0040] 如在此说明的，在一些实施方案中，该涂层内层的预烧结的金属或合金在施加和/或形成该涂层的外层之前是完全致密的或基本上完全致密的。可替代地，在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金具有孔隙率。在一些实施方案中，预烧结的金属或合金的孔隙率是按体积计小于约40%。在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金的孔 隙率是按体积计小于约30%。在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是按体积计小于约20%。在一些实施方案中预烧结的金属或合金的孔隙率是按体积计小于约10%。在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是按体积计小于约5%。在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是基本上均匀的。在一些实施方案中该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是互连的。
[0041] 如在此进一步讨论的，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率在一些实施方案中被该外层的铜焊金属或合金基质渗透。在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金的孔隙率是用该外层的硬钎焊金属或合金基质而渗透或浸润的以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。
[0042] 在此描述的复合物品的一些实施方案中，该涂层内层进一步包括布置在该预烧结的金属或合金中的颗粒。在此类实施方案中，这种预烧结的金属或合金用作这些颗粒的基质。适合用于该内层的金属或合金基质的颗粒可以包括硬质颗粒，这些硬质颗粒包括但不限于：金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、陶瓷类、粘结碳化物、或铸造碳化物、或其混合物的颗粒。在此描述的硬质颗粒可以包括沉淀物和/或另外的颗粒。
[0043] 在一些实施方案中，硬质颗粒包括：钨、钛、铬、钼、锆、铪、钽、铌、铼、钒、铁、硼、硅或其混合物的碳化物。在一些实施方案中，硬质颗粒包括：铝、硼、硅、钛、锆、铪、钽、或铌或其混合物的氮化物。此外，在一些实施方案中，硬质颗粒包括硼化物，比如二硼化钛和钽的硼化物或硅化物，例如MoSi2。在一些实施方案中硬质颗粒包括：压碎的烧结碳化物、压碎的碳化物、压碎的氮化物、压碎的硼化物或压碎的硅化物或其组合。在一些实施方案中，硬质颗粒包括金属间化合物，比如铝化镍。
[0044] 在涂层内层的预烧结的金属或合金基质中可以存在任何量值的硬质颗粒，该量值并非与本发明的目的不一致。在一些实施方案中，硬质颗粒存在于金属或合金基质中的量是按体积计小于约20%。在一些实施 方案中，存在于金属或合金基质中的硬质颗粒的量是按体积计小于约10%。在一些实施方案中，硬质颗粒存在的量是按体积计小于约5%。
[0045] 具有一个在此描述的构造的涂层的内层可以具有并非与本发明的目的不一致的任何厚度。在一些实施方案中，该内层具有至少约100μm的厚度。在一些实施方案中，该内层具有范围从约200μm至约5mm的厚度。在一些实施方案中，该内层具有范围从约500μm至约2mm的厚度。在一些实施方案中，该内层具有范围从约500μm至约1mm的厚度。在一些实施方案中，该内层具有范围从约200μm至约1mm的厚度。在一些实施方案中，该内层具有范围从约
300μm至约800μm的厚度。
300μm至约800μm的厚度。
[0046] 在一些实施方案中，一个具有在此描述的构造的涂层的内层是以冶金方式粘结至该基底上。此外，在一些实施方案中，具有在此描述的构造的该涂层的内层具有小于约40的洛氏C级（HRC）硬度。在一些实施方案中，该涂层的内层具有小于约36HRC的硬度。在一些实施方案中，该涂层的内层具有小于约30HRC的硬度。在多个实施方案中，其中硬质颗粒是存在于该预烧结的金属或合金中的，以上的HRC值是从该金属或合金来确定的。在此引述的HRC值是根据金属材料的洛氏硬度的ASTM E18-08b标准试验方法来确定的。
[0047] 在一些实施方案中该涂层的内层在施加或沉积该外层之前具有一个基本上均匀的光洁度。例如，在一些实施方案中，该内层在该外层沉积之前具有一个小于约250的表面粗糙度（Raμinches）。在一些实施方案中，该内层在该外层沉积之前具有一个小于约200Ra或小于约100Ra的表面粗糙度。在一些实施方案中，该内层在该外层沉积之前具有一个范围从约20Ra至约250Ra或从约30Ra至约125Ra的表面粗糙度。在一些实施方案中，在该外层沉积之前通过机械手段比如磨削、喷砂/喷丸或其组合对该内层提供了所希望的表面粗糙度。在此叙述的表面粗糙度值是根据用于使用便携式触针仪器来测量喷砂清洁过的金属表面的表面粗糙度的ASTM D7125-05标准测试方法来确定的。
[0048] 在一些实施方案中在此描述的涂层的内层起到一个止裂层的作用。 在一些实施方案中，该内层起到一个耐腐蚀层的作用。此外，在一些实施方案中，该内层起到一个止裂层和一个耐腐蚀层的作用。
[0049] 在此描述的复合物品的涂层还包括一个外层。在一些实施方案中，该涂层外层起到一个耐磨蚀层和/或耐侵蚀层的作用。在此描述的涂层的外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。该外层的金属或合金基质可以根据多种考虑因素来进行选择，这些考虑因素包括但不限于该内层的金属或合金的构成一致性、该基底的构成一致性和/或被布置在该外层的金属或合金基质中的颗粒的构成一致性。例如，在一些实施方案中，该外层的金属或合金基质具有与该金属或合金内层、该基底和/或被布置在该金属或合金基质中的颗粒相比较更低的熔点或固相线温度。在一些实施方案中，该外层的金属或合金基质的熔点是比该金属或合金内层的熔点低至少100°C。在一些实施方案中，该外层的金属或合金基质的熔点是比该金属或合金内层的熔点低至少200°C。
[0050] 在一些实施方案中，该外层的金属或合金基质是一种硬钎焊金属或硬钎焊合金。并非与本发明的目的不一致的任何硬钎焊金属或合金可以用作该外层的基质。例如，在一些实施方案中，该外层的合金基质包括镍基合金，该合金具有得自表II中的组成参数：
[0051] 表II-外层镍基合金基质的组成参数
[0052]
[0053] 在一些实施方案中，该外层的合金基质是从表III中该镍基合金来进行选择的。
[0054] 表III-外层镍基合金基质的组成参数
[0055]
[0056] 在一些实施方案中该外层的合金基质包括铜基合金。适合的铜基合金可以包括添加元素：镍（0-50%）、锰（0-30%）、锌（0-45％）、铝（0-10％）、硅（0-5％）、铁（0-5％）以及包括磷、铬、铍、钛和/或铅的其他元素。在一些实施方案中，该外层的合金基质是选自表IV中的铜基合金。
[0057] 表IV-外层铜基合金基质的组成参数
[0058]
[0059] 在一些实施方案中该外层的合金基质包括钴基合金。适合的钴基合金可以包括添加元素：铬、镍、硼、硅、钨、碳、磷、以及其他元素。在一个实施方案中，该外层的钴基合金具有Co-17%Ni-19%Cr-4.0%W-8.0%Si-0.8%B-0.4%C的组成参数。
[0060] 如在此描述的，该涂层的外层包括被布置在该金属或合金基质上的颗粒。适合用于该外层的金属或合金基质中的颗粒可以包括硬质颗粒。在一些实施方案中，该外层的硬质颗粒包括：金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物、金属硼化物、金属硅化物、烧结碳化物、铸造碳化物、或其他陶瓷、或其混合物的颗粒。在一些实施方案中，该外层的硬质颗粒的金属元素包括：铝、硼和/或选自由周期表的IVB族、VB族以及VIB族的的金属元素组成的组中的一种或多种金属元素。在此描述的周期表的族是根据CAS命名识别的。在一些实施方案中，硬质颗粒包括：碳化钨、氮化硼、或氮化钛、或其混合物。
[0061] 该外层的硬质颗粒可以具有并非与本发明的目的不一致的任何尺寸。在一些实施方案中，该外层的硬质颗粒具有一个范围从约0.1μm至约1mm的尺寸分布。在一些实施方案中，硬质颗粒具有一个范围从约1μm至约500μm的尺寸分布。在一些实施方案中，硬质颗粒具有一 个范围从约10μm至约300μm的尺寸分布。在一些实施方案中，硬质颗粒具有一个范围从约50μm至约150μm的尺寸分布。在一些实施方案中，硬质颗粒具有一个范围从10μm至50μm的尺寸分布。在一些实施方案中硬质颗粒显示了双峰或者多峰的尺寸分布。
[0062] 该外层的硬质颗粒可以具有任何所希望的形状或几何形状。在一些实施方案中，硬质颗粒具有球形或椭圆形的几何形状。在一些实施方案中，硬质颗粒具有一个多边形的几何形状。在一些实施方案中，硬质颗粒具有不规则形状，包括带有尖锐边缘的形状。
[0063] 硬质颗粒可以按并非与本发明的目的不一致的任意量存在于该外层的金属或合金基质中。根据若干个考虑因素可以改变该外层的硬质颗粒负荷，这些考虑因素包括但不限于该外层的所希望的硬度、耐磨蚀性和/或韧性。在一些实施方案中，存在于该外层的金属或合金基质中的硬质颗粒的量是范围从约20体积百分比至约90体积百分比。在一些实施方案中，存在于该外层中的硬质颗粒的量是范围从约30体积百分比至约85体积百分比。在一些实施方案中，存在于该外层中的硬质颗粒的量是范围从约40体积百分比至约70体积百分比。
[0064] 在一些实施方案中，该外层可以进一步包括在该外层的金属或合金基质中的耐磨蚀瓷砖、金属基质复合贴砖、压碎的粘结碳化物、或其混合物，用于提高该外层的耐磨蚀性。在一些实施方案中，瓷砖和/或金属基质复合贴砖以及压碎的粘结碳化物在至少一个维度上具有范围从约1mm至约50mm的大小。
[0065] 该涂层的外层可以具有并非与本发明的目的不一致的任何厚度。在一些实施方案中，外层厚度是根据若干个考虑因素来进行选择的，比如该外层的所希望的磨蚀/侵蚀特性和/或使用寿命。在一些实施方案中，该外层具有至少约100μm或至少约500μm的厚度。在一些实施方案中，该外层具有一个至少约750μm或至少约1mm的厚度。在一些实施方案中，该外层具有一个范围从约100μm至5mm的厚度。在一些实施方案中，该外层具有一个范围从约500μm至2mm的厚度。
[0066] 此外，在一些实施方案中，该涂层的包括被布置在金属或合金基质 中的颗粒的外层是以冶金方式粘结至该金属或合金内层上的。如在此说明的，在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金在施加或形成该外层之前是完全致密的或基本上完全致密的。在一些实施方案中，其中该内层的预烧结的金属或合金是完全致密的或基本上完全致密的，在该预烧结的内层上制造该外层产生了该外层与该内层之间的一个界面过渡区。例如，在一些实施方案中，该外层的硬钎焊金属或合金基质扩散进入该内层的完全致密的预烧结的金属或合金的一个表面区域内以便建立该界面过渡区。在一些实施方案中，该界面过渡区具有一种不同于该外层并且不同于该内层的结构。此外，在一些实施方案中，该界面过渡区具有一个范围从约1μm至约200μm或从约5μm至约100μm的厚度。在一些实施方案中，该界面过渡区具有一个范围从约10μm至约50μm的厚度。
[0067] 图2展示了根据在此说明的一个实施方案的一个涂层，该涂层包括一个界面过渡区。图2中的涂层包括一种耐腐蚀的并且抗开裂的内层以及一个以冶金方式粘结至该内层上的耐磨蚀外层，该内层包括一种完全致密的预烧结的合金，并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的硬质颗粒。一个界面过渡区位于该耐磨蚀外层与该耐腐蚀的/抗开裂的内层之间，该界面过渡区具有一种不同于该外层和该内层的结构。
[0068] 可替代地，在一些实施方案中，该内层的预烧结的金属或合金在施加或形成该外层之前就具有孔隙率。在一些实施方案中，该预烧结的金属或合金的孔隙率在该内层上形成或构造外层的过程中被该外层的金属或合金基质渗透。例如，在一些实施方案中，该外层的金属或合金基质渗透/浸润该预烧结的金属或合金的孔隙以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。
[0069] 在一些实施方案中，具有在此描述的构造的涂层的外层具有大于该涂层的内层的硬度（HRC）。在一些实施方案中，该外层具有至少约30HRC的硬度。在一些实施方案中，该外层具有一个至少约35HRC的硬度。在一些实施方案中，该外层具有一个至少约40HRC的硬度。在一些实施方案中，该外层具有一个至少约45HRC的硬度。在一些实 施方案中，该外层具有一个范围从约40HRC至约75HRC的硬度。
[0070] 此外，在一些实施方案中具有在此描述的一种构造的涂层的外层具有大于该内层和/或该基底的耐磨蚀性。在此叙述的耐磨蚀性是根据调整后的体积损失来确定的，该体积损失是参照使用干砂/橡胶轮测量磨蚀的ASTM G65标准测试方法的程序A测量的。在一些实施方案中，该外层具有一个小于0.02cm3或小于约0.012cm3的调整后体积损失。在一些实施方案中该外层具有一个小于0.01cm3或少于约0.008cm3的调整后体积损失。
[0071] 在一些实施方案中，在此描述的一种复合物品进一步包括通过化学气相沉积（CVD)、物理气相沉积（PVD）或其组合而沉积在该外层上的一个或多个耐火材料层。在一些实施方案中，沉积在该外层上的一个或多个CVD和/或PVD层包括：陶瓷、金刚石、类金刚石碳、碳化钨或其组合。在一些实施方案中，沉积在该外层上的这个或这些CVD和/或PVD层包括铝和/或选自由周期表的IVB族、VB族和VIB族的金属元素组成的组中的一种或多种金属元素以及选自由周期表的IIIA族、IVA族和VIA族的非金属元素组成的组中的一种或多种非金属元素。在一些实施方案中，这个或这些耐火层通过低温或中温CVD而被沉积在该外层上。
[0072] 在另一方面，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层、一个外层以及一个在该内层与该外层之间的界面过渡区，该内层包括一种完全致密的或基本上完全致密的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。
[0073] 在一些实施方案中，该内层的完全致密的或基本上完全致密的金属或合金显示了一种与通过以下方式之一所沉积的一致的结构或构造：堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、感应熔覆、或其他熔覆技术。通过堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、感应熔覆、或其他熔覆技术来沉积该内层的金属或合金为该内层提供了一种与前述实施方案不同的结构，在前 述实施方案中该内层的金属或合金是预烧结的。然而，该涂层的包括被布置在金属或合金基质中的颗粒的外层可以具有与上文中对外层所叙述的一致的任何构造。
[0074] 在一些实施方案中，在该内层与该外层之间的界面过渡区具有一种不同于该内层并且不同于该外层的结构。此外，在一些实施方案中，该界面过渡区具有一个范围从约1μm至约150μm的厚度。在一些实施方案中，该内层与该外层之间的界面过渡区具有一个范围从约5μm至约100μm的厚度。在一些实施方案中，该界面过渡区具有一个范围从约10μm至约50μm的厚度。
[0075] 在另一方面，在此描述了制作一种复合物品的方法。在一些实施方案中，制作复合物品的方法包括：在一个基底的表面上布置一个薄片，该薄片包括一种粉末金属或粉末合金组合物；加热该薄片以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含一种烧结的金属或烧结的合金。在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置了一种微粒组合物，该微粒组合物包括在一种载体中的硬质颗粒；并且在该微粒组合物上布置一种硬钎焊合金组合物。将该微粒组合物和该硬钎焊合金组合物加热以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。在一些实施方案中，该外层是粘合至该内层上的。
[0076] 现在转向在此描述的方法的步骤，在此描述的一种方法包括在一个基底的表面上布置一个薄片，该薄片包括一种粉末金属或粉末合金组合物。在一些实施方案中，这个包括粉末金属或粉末合金组合物的薄片本质上是布状的。在一些实施方案中，该薄片包括一种有机材料。在一些实施方案中，该薄片包括一种或多种聚合物材料。在一些实施方案中，适合于以薄片使用的聚合物材料包括一种或多种含氟聚合物，该含氟聚合物包括但不限于聚四氟乙烯（PTFE）。
[0077] 在一些实施方案中，对该复合物品的涂层内层的所希望的粉末金属或粉末合金组合物进行选择并且将其与一种有机材料进行组合，例如用于形成该薄片的聚合物粉末。可以将在此叙述的用于该内层的任何金属或合金组合物与一种用于形成该薄片的有机材料来进行组合或共混。例 如，在一些实施方案中，将一种具有选自在此的表I中的组成参数的粉末合金与一种有机材料进行组合。将该有机材料和该粉末金属或粉末合金组合物进行机械加工或处理以便将该金属或合金粉末捕获在该有机材料中。在一个实施方案中，例如，将所希望的粉末状金属或粉末合金组合物与按体积计3%-10%的PTFE进行混合并且机械加工以便使该PTFE形成原纤维并且捕获该粉末金属或粉末合金。机械加工可以包括：轧制、球磨、拉伸、伸长、铺展或其组合。在一些实施方案中，包括该粉末金属或粉末合金的薄片经受了冷等静压。在一些实施方案中，得到的包括粉末金属或粉末合金的薄片具有低的弹性模量和高的生坯强度。在一些实施方案中，该内层的包括粉末金属或粉末合金组合物的薄片是根据美国专利3,743,556、3,864,124、3,916,506、4,194,040以及5,352,526中的一个或多个的披露内容来生产的，将其中的每个通过引用以其全文结合在此。
[0078] 替代地，所希望的粉末金属或粉末合金组合物是与一种液体载体来进行组合从而施加在基底上。
[0079] 例如，在一些实施方案中，该粉末金属或粉末合金被布置在一种液体载体中以便提供一种用于施加在基底上的浆料或涂料。
[0081] 被布置在一种液体载体中的粉末金属或粉末合金组合物可以通过若干种技术来施加至该基底的表面上，这些技术包括但不限于：喷涂、刷涂、流涂、浸渍和/或相关技术。该粉末金属或粉末合金组合物可以按单次施加或多次施加而施加至该基底表面上，这取决于该涂层内层的所希望的厚度。
[0082] 此外，在一些实施方案中，被布置在液体载体中的粉末金属或粉末合金组合物可以根据美国专利6,649,682的披露内容来进行制备并且将其施加至基底表面上，该专利通过引用以其全部内容结合在此。
[0083] 在被布置于该基底的一个表面上之后，将包括粉末金属或粉末合金 的薄片或液体载体进行加热以便提供该涂层的粘结至该基底上的内层，该内层包括该烧结的金属或烧结的合金。该薄片或液体载体在加热过程中被分解或烧掉。从加热过程中产生的烧结的金属或烧结的合金可以具有在此对该内层的烧结的金属或烧结的合金所叙述的任何特性或多种特性的组合。在一些实施方案中，将该包括粉末金属或粉末合金组合物的基底和薄片或液体载体在真空、惰性气氛或还原性气氛中在一定温度下进行加热并且持续一个时间段，其中该基底的整体性得到维持并且该粉末金属或粉末合金被致密化到所希望的量。如本领域技术人员所知，加热条件（包括温度、气氛以及时间）是取决于若干个考虑因素，这些考虑因素包括该基底的特性、该粉末金属或粉末合金的特性以及所得烧结层的所希望的结构。
[0084] 在一些实施方案中，将该粉末金属或粉末合金在以下条件下进行加热，这个条件足以产生一个完全致密的或基本上完全致密的烧结的金属或烧结的合金内层。可替代地，在一些实施方案中将该粉末金属或粉末合金组合物在以下条件下进行加热，这些条件足以产生一种具有所希望孔隙率的烧结的金属或烧结的合金内层。例如，在一些实施方案中将该粉末金属或粉末合金组合物在以下条件下进行加热，这些条件是用于产生一种具有在此叙述的孔隙率的烧结的金属或烧结的合金。在一些实施方案中，该粉末金属或粉末合金组合物经受了热等静压和/或其他机械加工以实现所希望的致密化。
[0085] 图3展示了根据在此说明的一个实施方案该内层的粉末合金随着加热或烧结温度而变的致密度。用于产生图3中的曲线的粉末合金所具有的组成参数为：20％至23％的铬、8％至10％的钼、高达5％的铁、总计为3.15%-4.15％的铌和钽、以及剩余的镍。类似于图3中所展示的曲线可以被用于对粉末金属或粉末合金组合物的加热或烧结条件进行选择以提供一个具有所希望的致密化的烧结的金属或烧结的合金内层。
[0086] 在一些实施方案中，加热该基底和粉末金属或粉末合金组合物将该内层的所得的烧结的金属或烧结的合金以冶金方式粘结至该基底上。此外，在一些实施方案中，该基底在该薄片或液体载体的施加之前被清洁， 该薄片或液体载体包括该粉末金属或粉末合金组合物。清洁该基底可以通过化学处理、机械处理或两者来进行。例如，在一些实施方案中，一个基底可以用氢氧化钠溶液来清洁和/或经受砂砾或颗粒喷射。
[0087] 该涂层的外层随后被施加在该内层上。随后在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置了一种在载体中的微粒组合物，并且在该微粒组合物上布置了一种硬钎焊合金组合物。在一些实施方案中，该微粒组合物包括硬质颗粒。合适的硬质颗粒可以包括在此叙述的任何硬质颗粒。例如，在一些实施方案中，该微粒组合物的硬质颗粒包括：金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物、烧结碳化物、铸造碳化物、或其他陶瓷、或其混合物的颗粒。
[0088] 在一些实施方案中，一种适合用于该微粒组合物的载体包括一种如在上文中对于该内层的粉末金属或粉末合金所描述的薄片。例如，在一个实施方案中，将包括94体积百分比的压碎的粘结碳化物颗粒、碳化钨颗粒或碳化钛颗粒或其组合的一种磨料硬质微粒组合物与按体积计6％的PTFE进行混合，然后通过机械加工以提供该薄片。
[0089] 替代地，在一些实施方案中，一种合适用于该包括硬质颗粒的微粒组合物的载体是一种如在此前对于该内层的粉末金属或粉末合金所描述的液体载体。例如，在一些实施方案中，布置在一种液体载体中的硬质颗粒通过喷涂、刷涂、流涂、浸渍和/或相关技术中的一种或多种而施加至该内层的烧结的金属或烧结的合金上。在一些实施方案中，布置在一种液体载体中的硬质颗粒可以根据美国专利6,649,682的披露内容来进行制备并且施加。
[0090] 在一些实施方案中，被布置在硬质颗粒的微粒组合物上的硬钎焊合金组合物包括一种在此描述的硬钎焊合金。例如，在一些实施方案中，该硬钎焊合金组合物是从在此的表II、表III或表IV中进行选择的。在一些实施方案中，该硬钎焊合金组合物被提供作为被布置在一个薄片中的硬钎焊合金粉末，如在上文中对于该涂层内层的粉末金属或粉末合金所说明的。在一些实施方案中，该硬钎焊合金组合物被提供作为该硬钎焊合金组合物自身的一种薄片。
[0091] 将该包括硬质颗粒的微粒组合物和该硬钎焊合金组合物进行加热以便提供该复合物品的一个外层，该外层包括被布置在一种硬钎焊合金基质中的硬质颗粒。从该加热过程中产生的该外层可以具有在此对于该外层叙述的任何特性或多种特性的组合。当该硬钎焊合金组合物具有的熔点低于该内层的烧结的金属或烧结的合金的熔点时，将该硬钎焊合金和微粒组合物加热至低于该内层的烧结的金属或烧结的合金的熔点的一个温度。在一些实施方案中，该硬钎焊合金和微粒组合物被加热至该内层的烧结金属或烧结合金的熔点以下至少100°C的一个温度。
[0092] 在一些实施方案中，该包括被布置在该硬钎焊合金基质中的硬质颗粒的外层是以冶金方式粘结至该内层的烧结的金属或烧结的合金上的。此外，在一些实施方案中，其中该内层的烧结的金属或烧结的合金在施加该外层之前就具有孔隙率，该外层的硬钎焊合金渗透了该孔隙。例如，在一些实施方案中，该外层的硬钎焊合金渗透或浸润该烧结的金属或烧结的合金的孔隙以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。
[0093] 在此处描述的方法的一些实施方案中，该内层的烧结的金属或烧结的合金经过处理以在该外层的施加或沉积之前提供该金属或合金的一个所希望的表面粗糙度。在一些实施方案中，该内层的烧结的金属或合金经过处理以提供一个小于约250Ra的表面粗糙度（Raμinches）。在一些实施方案中，该内层的烧结的金属或合金经过处理以提供一个小于约200Ra或小于约100Ra的表面粗糙度。在一些实施方案中，该内层的烧结的金属或合金经过处理以提供一个范围从约20Ra至约250Ra或从约30Ra至约125Ra的表面粗糙度。可以根据各种各样的技术来处理该内层的烧结的金属或烧结的合金，这些技术包括机械手段，比如磨削、喷砂/喷丸、或其组合。
[0094] 在此处描述的方法的一些实施方案中，该金属或合金内层是通过以下方法之一沉积的：堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、感应熔覆或其他熔覆技术。如在以下实例中进一步展示的，该内层的金属或合金通过堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、感应熔覆或其他熔覆技术的沉积为该内 层提供了一种与前述实施方案不同的结构，在前述实施方案中该内层的金属或合金是烧结的。
[0095] 此外，在一些实施方案中，其中该金属或合金内层是通过堆焊、等离子体转移弧堆焊、热喷涂、冷喷涂、激光熔覆、红外熔覆、感应熔覆或其他熔覆技术沉积的，该外层根据在此列出的流程来进行施加或进行沉积。
[0096] 通过以下的非限制性实例进一步展示这些和其他实施方案。
[0097] 实例1
[0098] 包括功能等级的涂层的复合物品
[0099] 一种具有在此描述的构造的复合物品是如下生产的。将碳化钨粉末（按体积计40％的2至5微米大小的颗粒和按体积计60％的325目大小的颗粒）与按体积计6％的PTFE进行混合。将该混合物进行机械加工以便使PTFE形成原纤维并且捕获这些碳化钨颗粒并且接着卷起，因此制造了一种布状的柔性磨料碳化物薄片，如在美国专利4,194,040中充分说明的。将组成为按重量计79%-84%的镍、13%-19%的铬和2%-5%的硼的一种硬钎焊金属填料粉末与按体积计6%的PTFE进行混合以便形成一个布状的硬钎焊薄片，类似于以上提出的碳化钨薄片。
[0100] 将组成为按重量计20％-23％的铬、8％-10％的钼、高达5％的铁、总计为3.15%-4.15％的铌和钽、以及剩余的镍的一种耐腐蚀并且抗开裂的合金粉末与按体积计6%的PTFE进行混合以便形成一个布状的耐腐蚀并且抗开裂的合金薄片，其方式类似于以上提出的碳化钨薄片的方式。
[0101] 该布状的耐腐蚀并且抗开裂的合金薄片通过粘合剂被施加至一个4140钢管基底的外径（OD）表面上，以准备形成该涂层的一个内层。将该样品在真空炉中加热至1330°C，并且在该温度下保持约60分钟，在此过程中，该合金粉末被致密化为一种本质上无孔隙的烧结的连续合金内层，该内层在冷却时以冶金方式粘接至基底钢上。图4是一个烧结的连续合金内层的截面金相组织，展示了该烧结的合金的无孔隙性质和 该烧结的合金内层与该基底的冶金粘结。在冷却之后，该烧结的合金的表面被机械加工到一个光洁度以便施加该耐磨层。
[0102] 该碳化钨薄片预成型件是通过粘合剂而施加在该内层的耐腐蚀并且抗开裂的合金表面上的，并且在该碳化钨薄片预成型件上将一个硬钎焊填料薄片预成型件胶合在适当的位置上。接着，将该样品在真空炉中加热到1100°C-1160°C维持约15分钟至4小时，在此过程中，该硬钎焊预成型件熔化并浸润了该碳化钨预成型件，并在冷却时，形成了一种功能等级的涂层/包覆层，该涂层/包覆层包括一个以冶金方式粘结至该耐腐蚀并且抗开裂的烧结的合金内层上的碳化钨磨料外层。
[0103] 将所产生的包括功能等级的涂层/包覆层的复合物品进行热处理，是通过在盐浴中加热至800°C-950°C、保持1-4个小时、然后在熔融盐浴中急冷至150°C-250°C。接着将该复合物品在550°C-750°C的空气中回火3小时。在热处理之后该钢基底的硬度是约32HRC。该涂层/包覆层表面的视觉检查显示了与没有烧结的合金内层而形成的现有技术涂层相比，磨料碳化物外层的表面上可见裂纹的显著减少，比如在美国专利3,743,556、3,864,124、3,916,506、4,194,040、5,236,116、5,164,247以及5,352,526中所例示的那些。
[0104] 此外，如图5所展示的，本发明的实例的涂层/包覆层的截面的金相检查显示了没有裂缝渗入烧结的合金的耐腐蚀/止裂内层中。该截面的金相组织还显示了在磨料外层、耐腐蚀/抗开裂内层以及基底之间的界面处的冶金粘结。
[0105] 实例2
[0106] 包括功能等级的涂层的复合物品
[0107] 根据实例1的过程生产一种具有在此描述的构造的复合物品，不同的是该内层的耐腐蚀并且抗开裂的合金在一个真空炉中被加热至1300°C的温度并且维持60分钟以便致密化并且冶金粘结至该钢基底表面上。该内层的所得的烧结的合金展示了范围从按体积计3%-7％的孔隙率。
[0108] 如在实例1中的，接着将该碳化钨薄片预成型件通过粘合剂而施加至该烧结的合金表面上，并且将该硬钎焊填料薄片预成型件在该碳化钨片预成型件上胶合在适当的位置上，然后在真空炉中加热至1100°C-1160°C维持约15分钟至4小时。因此，该硬钎焊预成型件熔化并浸润该合金内层以及该碳化物预成型件。该硬钎焊合金浸润该内层的烧结的合金减小了该烧结的合金的孔隙率以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。其结果是，该合金内层以冶金方式粘结至磨料碳化物外层与下面的钢基底上。虽然显示出了一种不同于实例1中形成的微结构（如图4中所示），但该连续的、基本上无孔的合金内层在热处理过程中也是抗开裂的，该热处理是如实例1中所描述的来进行的。图6是本发明的实例的复合物品的截面金相组织，展示了在该复合物品的热处理之后没有裂缝渗透到该烧结的合金的耐腐蚀/止裂内层中。
[0109] 实例3
[0110] 包括功能等级的涂层的复合物品
[0111] 根据实例1的过程生产了具有在此描述的构造的一种复合物品，不同的是该内层的耐腐蚀并且抗开裂的合金在真空炉中被加热至1200°C的一个温度并且维持了60分钟。该内层的所得的烧结的合金展示了按体积计范围从28%-34％的更高的孔隙率。该烧结的合金内层粘结至该钢基底上，如图7所示。此外，图7还示出了烧结的合金的孔隙率。
[0112] 根据实例1的过程在该内部的耐腐蚀和抗开裂的内层的多孔烧结的合金上沉积了该碳化钨磨料外层。因此，该硬钎焊合金预成型件熔化并浸润了该合金内层以及该碳化物预成型件。该硬钎焊合金浸润该内层的烧结的合金减小了该烧结的合金的孔隙率以便提供一个完全致密的或基本上完全致密的内层。其结果是，该合金内层以冶金方式粘结至了磨料碳化物外层和下面的钢基底两者上。图8是本发明的实例的复合物品的截面金相组织，展示了该磨料碳化物外层以及该外层的硬钎焊而浸润了该多孔烧结的合金所产生的耐腐蚀/抗开裂的内层的完全致密或基本上完全致密的合金。
[0113] 在热处理过程中，本发明的实例的功能等级的涂层与实例1和2相比较是不太抗开裂的。根据实例1进行热处理后，若干个裂缝从该磨料外层产生并且终止在与该抗开裂和腐蚀的合金内层的界面处。当展示较少的抗开裂性时，本发明的实例的功能等级的涂层超过了现有涂层。
[0114] 实例4
[0115] 包括功能等级的涂层的复合物品
[0116] 根据实例1产生了一种具有在此描述的构造的复合物品，不同的是该钢基底管的内径（ID）是经涂覆的。热处理后该功能等级的涂层/包覆层在ID上的截面金相组织提供了与实例1中的OD上的涂层相同的微结构的证据。此外，裂缝不渗入耐腐蚀/抗开裂的内层中。图9显示了该耐腐蚀且止裂的内层的烧结的合金的截面金相组织。
[0117] 实例5
[0118] 包括功能等级的涂层的复合物品
[0119] 如在此所述的，一种复合物品的连续的耐腐蚀并且抗开裂的内层也可以在通过覆盖来添加一个磨料外层之前通过激光熔覆、等离子体转移电弧、堆焊和其他技术来生产。在本发明的实例中，将一个约750μm厚的耐腐蚀和抗开裂的层通过等离子体转移电弧而沉积在一个4140的钢基底表面上，使用与在实例1中使用的相同组成的-325/+120目的合金粉末（还可以使用具有相同组成的合金线）。所得的合金层的表面经过磨削和喷砂处理，然后根据实例1描述的过程添加一种磨料碳化物外层。图10显示了在本发明的实例的复合产品如实例1中所述进行热处理之后的截面金相组织。该合金内层是完全致密的或基本上完全致密的并且没有裂缝。
[0120] 对于本发明的不同实施方案已进行了说明以实现本发明的不同目的。应该认识到这些实施方案仅是本发明原理的展示。对于在不脱离本发明的精神和范围而对本发明所做的许多修改和修正，本领域的普通技术人员将是容易明白的。
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