納米涂層材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱噴涂技術領域，具體說是一種Fe-Zr02m米涂層材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 熱噴涂技術是利用熱源將噴涂材料加熱至溶化或半溶化狀態(tài)，并以一定的速度噴 射沉積到經(jīng)過預處理的基體表面形成涂層的方法。熱噴涂技術在普通材料的表面上，制造 一個特殊的工作表面，使其達到：防腐、耐磨、減摩、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導電、防微 波輻射等一系多種功能，使其達到節(jié)約材料，節(jié)約能源的目的。
[0003] 等離子噴涂是熱噴涂中的一種，它具有以下特點：①超高溫特性，便于進行高熔 點材料的噴涂。②噴射粒子的速度高，涂層致密，粘結強度高。③由于使用惰性氣體作為工 作氣體，所以噴涂材料不易氧化。
[0004] 等粒子噴涂技術是繼火焰噴涂之后大力發(fā)展起來的一種新型多用途的精密噴涂 方法，其配套設備經(jīng)數(shù)次改進已能滿足人們在絕大多數(shù)生產(chǎn)條件下的噴涂修復和使用要 求，然而等離子噴涂所用材料普遍存在硬度低，耐磨性不高，耐腐性不好，耐久性不能達到 使用預期等問題，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的多樣化使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決傳統(tǒng)涂層耐磨性較差，硬度較低等問題，本發(fā)明提供一種Fe-ZrO2納米涂 層材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：
[0007] -種Fe-ZrO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占54-63份、ZrO 2占26-33份、TiO2占1份、微量元素占0. 13-0. 63份，所述TiO 2作為添加劑加入，能提高材 料的硬度和結合強度。
[0008] 21〇2是一種具有寬帶隙和高介電常數(shù)的陶瓷材料，化學性質(zhì)不活潑，且高熔點、高 電阻率、高折射率和低熱膨脹系數(shù)的性質(zhì)，是重要的耐高溫材料，可提高涂層耐高溫性。
[0009] 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
[0010] Mo的純金屬是銀白色，非常堅硬。把少量Mo混合Fe加到納米涂層之中，可提高納 米涂層硬度。
[0011] B在1000°C~1400°C與碳作用，高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應，形成 金屬硼化物。這些化合物是高硬度、耐熔、高電導率和化學惰性的物質(zhì)，常具有特殊的性質(zhì)， 能提尚納米涂層的綜合性能。
[0012] Co是具有光澤的鋼灰色金屬，比較硬而脆，在常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中 也很穩(wěn)定。Co的物理、化學性質(zhì)決定了它是生產(chǎn)耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和 各種鈷鹽的重要原料。鈷基合金或含鈷合金鋼綜合力學性能優(yōu)異，是常用作燃汽輪機的葉 片、葉輪、導管、噴氣發(fā)動機、火箭發(fā)動機、導彈的部件和化工設備中各種高負荷的耐熱部件 以及原子能工業(yè)的重要金屬材料。
[0013] -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0014] (1)采用氣霧化法制得Fe-ZrO2的納米球；
[0015] (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護法混合C、Mo、B、Al、Co制得納米 粉末。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制成的Fe-ZrO2納米涂層的硬度可達HRC43,具有一 定的硬度和抗磨損性能，結合強度、抓附力較高，密度可達6. 74g/cm3，噴涂厚度可達4毫 米，致密度良好為0. 63,本發(fā)明綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，與傳統(tǒng)合 金材料相比有著很大的進步，在相同的條件下，F(xiàn)e-ZrO2納米涂層的結合強度是普通涂層的 1.8倍左右。
【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段和創(chuàng)作特征易于明白了解，下面對本發(fā)明進一步闡 述。
[0018] 實施例一：
[0019] 一種Fe-ZrO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占 54份、ZrO2A 26 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 13份。
[0020] 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
[0021] -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0022] (1)采用氣霧化法制得Fe-ZrO2的納米球；
[0023] (2)將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護法混合(：、1〇』31、&)制得納米 粉末。
[0024] 實施例二：
[0025] -種Fe-ZrO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占 60份、ZrO 2占 28 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 25份。
[0026] 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
[0027] -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0028] 實施例三：
[0029] -種Fe-ZrO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占 57份、ZrO 2占 30 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 47份。
[0030] 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
[0031] -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0032] 實施例四：
[0033] -種Fe-ZrO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占 63份、ZrO 2占 33 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 63份。
[0034] 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
[0035] -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0036] 采用等離子噴涂技術在以20C〇鋼為基體的棍類工件上制得Fe-Zr02m米涂層，帶 有所述涂層的基體與無所述涂層的基體的結合強度、顯微硬度、氣孔率以及抗磨粒磨損性 能對比實驗結果見表1 :
[0039]
[0037] 表1Fe-ZrO2納米涂層與20C〇鋼基體的性能對比實驗結果：[0038]
【主權項】
1. 一種Fe-ZrO2納米涂層材料，其特征在于：其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占54-63 份、ZrO2占26-33份、TiO 2占1份、微量元素占0. 13-0. 63份； 所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co。
2. -種Fe-ZrO2納米涂層材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： ⑴采用氣霧化法制得Fe-ZrO2的納米球； (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護法混合C、Mo、B、Al、Co制得納米粉末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Fe-ZrO2納米涂層材料及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為Fe占54-63份、ZrO2占26-33份、TiO2占1份、微量元素占0.13-0.63份，所述微量元素為C、Mo、B、Al、Co，其制備方法為：采用氣霧化法制得Fe-ZrO2的納米球；然后將制得的納米球采用活性劑保護法混合C、Mo、B、Al、Co制得納米粉末。本發(fā)明制成的Fe-ZrO2納米涂層的硬度可達到HRC43，具有一定的硬度和抗磨損性能，結合強度、抓附力較高，硬度高、耐磨性好，與傳統(tǒng)合金材料相比有著很大的進步。
【IPC分類】B22F9-08, B22F1-00
【公開號】CN104827045
【申請?zhí)枴緾N201510233111
【發(fā)明人】程敬卿
【申請人】安徽鼎恒再制造產(chǎn)業(yè)技術研究院有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月9日