一种高硬度Ni45-WC纳米涂层及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高硬度Ni45-WC纳米涂层及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占56％-68％、WC占26％-41％、刚玉占1％-5％、微量元素占0.89％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe；其制备方法包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe和刚玉制得纳米粉末，之后采用超音速火焰喷涂工艺制备Ni45-WC纳米涂层。本发明解决了现有碳化钨涂层耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，改善了材料表面涂层的微观组织、结构，整体提高了材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学性能有显著的作用。
【专利说明】-种高硬度Ni45-WC纳米涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂【技术领域】，具体说是一种高硬度Ni45-WC纳米涂层及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，热喷涂技术在国民经济建设中所发挥的重大作用，越来越引起人们重。它 作为表面技术一个重要组成部分，在我国国家"六五"至"九五"连续四个五年计划重点推 广应用中取得了显著成绩，获得了重大经济效益。
[0003] 目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高。从2006年10月 在宁波举行的"第十五届全国热喷涂技术经验交流会"上国内外专家的专题报告以及宣读 的论文中可以看出，我国热喷涂技术近期发展的概况及特点是：设备方面（喷枪）向高能、 高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层 的需要；工艺方面向机械化、自动化方向发展。目前实际应用中已实现工业化生产的喷涂材 料有金属、合金和陶瓷等，主要以粉末、丝材、棒材状态使用，其中喷涂粉末占喷涂材料总用 量的70%以上。
[0004] 热喷涂工艺大同小异，喷涂材料的不同决定了涂层性能的差别，为了适应热喷涂 技术在各个系列产品中的推广应用，人们需要适用于不同系列产品中、具有特殊性能的喷 涂材料。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种高硬度Ni45_WC纳米涂层及其制备方法。
[0006] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007] -种高硬度Ni45_WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占 56% -68%、WC占26% -41 %、刚玉占1% -5%、微量元素占0. 89% ;所述微量元素包括C、 Cr、Si、B和Fe ;由于材料韧性比较高、硬度稍差，而添加了助剂刚玉（Al2O3)可提高硬度、 韧性近40%，使材料的韧性、硬度都有较大的增强。
[0008] -种高硬度Ni45_WC纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用温式粉碎法制 得Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe制得纳米粉末，同时添加 助剂刚玉，之后采用超音速火焰喷涂工艺在12CrNi3A热作模具钢基体上制备Ni45-WC纳米 涂层。
[0009] 本发明的有益效果是：本发明解决了现有碳化钨涂层耐磨性较差、耐腐蚀性较低 的问题，改善了材料表面涂层的微观组织、结构，使涂层硬度提高了 50%，弹性模量提高 了 8. 5% -14. 4%，从而整体提高材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学 性能有显著的作用；所述Ni45-WC纳米涂层适合多种钢材比如：20Cr、12CrNi3A、5CrMnMo、 5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等，与传统合金材料相比硬度有所加强，韧性、结合强度 有极大提高，涂层可加厚度也有很大提高，很适合一些工作面比较苛刻，受到重力冲击的工 件，结合面不会受到影响。
【具体实施方式】
[0010] 为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐 述。
[0011] 实施例一：
[0012] 一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占58%、WC 占37%、刚玉占4. 11%、微量元素占0. 89% ;所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。
[0013] 一种高硬度Ni45-wc纳米涂层的制备方法包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得 Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe制得纳米粉末，同时添加助 剂刚玉，之后采用超音速火焰喷涂工艺在12CrNi3A热作模具钢基体上制备Ni45-WC纳米涂 层。
[0014] 所述Ni45-WC纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0015] 所述Ni45-WC纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨 损性能实验结果对比见表2。
[0016] 实施例二：
[0017] 一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占62%、WC 占32%、刚玉占5. 11%、微量元素占0. 89% ;所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。
[0018] 一种高硬度Ni45_WC纳米涂层的制备方法同实施例一。
[0019] 所述Ni45-WC纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0020] 所述Ni45-WC纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨 损性能实验结果对比见表3。
[0021] 实施例三：
[0022] -种高硬度Ni45_WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占65%、WC 占31%、刚玉占3. 11%、微量元素占0.89%;所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。
[0023] -种高硬度Ni45_WC纳米涂层的制备方法同实施例一。
[0024] 所述Ni45_WC纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0025] 所述Ni45_WC纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨 损性能实验结果对比见表4。
[0026]实验证明，Ni45-WC涂层的硬度可达到HRC65,涂层厚度可达5毫米，经过多次试验 得出Ni45-WC涂层的结合强度、组织的致密度较好，涂层密度可达11. 22g/cm3。
[0027] 表lNi45_WC纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
[0028]
【权利要求】
1. 一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为Ni45 占56% -68%、WC占26% -41 %、刚玉占1% -5%、微量元素占0. 89% ;所述微量元素包括
2. -种高硬度Ni45-WC纳米涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先采用温式 粉碎法制得Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe制得纳米粉末， 同时添加助剂刚玉，之后采用超音速火焰喷涂工艺在热作模具钢基体上制备Ni45-WC纳米 涂层。
【文档编号】C22C30/00GK104357780SQ201410603559
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】程敬卿 申请人:安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司