本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种SiC-Cr2O3复合耐磨涂层的制备方法。
背景技术：
磨损是金属零件失效的三种主要原因(磨损、腐蚀和疲劳)之一。它所造成的经济损失是十分巨大的，如美国1981年公布的数字，每年由于磨损而造成的损失高达1000亿美元。其中材料消耗约为200亿美元，相当于材料年产量的7％。由于材料耐磨性较差，我国大量基础零件的损失寿命普遍大幅度低于国外先进产品的水平，因此直接及间接的经济损失也是十分惊人的。
仅就冶金矿山、农机、煤炭、电力、和建材五个工业部门不完全的统计，每年仅由于磨料磨损而需要补充的备件就达100万吨钢材，相当于15～20亿人民币。又如机械工业每年所用的钢材，约有一半是消耗在备件的生产上，而备件中的大部分是由于磨损寿命不高而失效的，如约40％的农机具备件是由于磨料磨损消耗的，约30％的锅炉钢管是由于腐蚀磨损失效的。
在冶金矿山生产中，机械的工况和使用环境十分恶劣，磨损失效是机械失效的主要原因。以液浆泵为例，它是用来抽取的洗矿后剩下的尾矿砂泥浆，泥浆中含有部分硬度较髙的精矿砂、沙砾以及较大的石块，而且其中还含有硫等腐蚀性的物质，加之运送泥浆时需要较高的压头，因此泵中流体的速度很高。具有较大的冲击力。这些工况条件决定了渣浆泵在使用时即要能承受多种形式的磨损，又要有很高的机械韧性和强度，因而对泵过流部件的材质提出了很高的要求。然而单一材料的性能很难满足这种即要有很高的机械强度，又要有能耐磨、耐腐的要求。
热喷涂工艺及复合材料的产生，为解决这个问题开辟了一片新的前景。例如，将耐磨陶瓷材料喷涂在耐冲击的金属材料上，将两种材料取长补短，优势互补，可以满足机械设备日益提高的机械负荷和对抗磨损性的苛刻要求。
热喷涂复合耐磨涂层能否成功的关键在于耐磨性，然而喷涂材料与涂层的性质有很大的差异，所以，只能根据喷涂材料既有性质进行选材，至于耐磨涂层的耐磨性需要大量的性能试验验证。耐磨涂层质量除了与喷涂材料有关，还受到喷涂工艺与涂层结构的影响，这涉及涂层的结合强度和残余热应力，高结合强度与低残余热应力是热喷涂工艺的最终目的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种复合耐磨涂层的制备方法，所述复合涂层能够提高基体的耐磨性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合耐磨涂层的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末、SiC与水或乙醇按照体积比1:1-2混合，加入直径4-7mm的ZrO2球磨介质，在球磨机中搅拌2-8小时；
(2)将有机黏结剂溶于水或乙醇，配置成有机黏结剂溶液，与球磨后的纳米SiC-Cr2O3粉末混合均匀，搅拌成料浆，所述料浆固液比为1：1-5；
(3)超声分散所述料浆至少10分钟；
(4)将所述超声分散后的料浆喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为200-300℃，出风温度为80-120℃，转速为3000-15000转/分钟，进料率为0.5-1升/分钟，得到平均粒径为30-60μm的粉末；
(5)将所述粉末在450-750℃下处理5-10分钟，在1000-1200℃下处理15-30分钟，得到SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末；
(6)将基材表面进行喷砂粗化并洗涤、干燥；
(7)采用等离子喷涂设备，对所述基材进行等离子喷涂所述SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末，在基体表面得到SiC-Cr2O3复合耐磨涂层。
本发明的所述等离子喷涂设备，是本领域的已知技术，其工艺条件的确定，可以根据本领域的现有技术，或者有限次试验进行确定，本发明不再就其进行限定。
优选的，本发明所述的基材为渣浆泵的叶轮或壳体。即：
一种渣浆泵的叶轮或壳体复合耐磨涂层的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末、SiC与水或乙醇按照体积比1:1-2混合，加入直径4-7mm的ZrO2球磨介质，在球磨机中搅拌2-8小时；
(2)将有机黏结剂溶于水或乙醇，配置成有机黏结剂溶液，与球磨后的纳米SiC-Cr2O3粉末混合均匀，搅拌成料浆，所述料浆固液比为1：1-5；
(3)超声分散所述料浆至少10分钟；
(4)将所述超声分散后的料浆喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为200-300℃，出风温度为80-120℃，转速为3000-15000转/分钟，进料率为0.5-1升/分钟，得到平均粒径为30-60μm的粉末；
(5)将所述粉末在450-750℃下处理5-10分钟，在1000-1200℃下处理15-30分钟，得到SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末；
(6)将渣浆泵的叶轮或壳体表面进行喷砂粗化并洗涤、干燥；
(7)采用等离子喷涂设备，对所述渣浆泵的叶轮或壳体表面进行等离子喷涂所述SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末，在渣浆泵的叶轮或壳体表面得到SiC-Cr2O3复合耐磨涂层。
优选的，所述SiC-Cr2O3复合耐磨涂层厚度为0.2-0.5mm。
优选的，在所述SiC-Cr2O3复合耐磨涂层与基体表面之间等离子喷涂NiCrAl底层材料。所述NiCrAl底层材料是市售产品，本领域技术人员可以购买得到，或者自己加工制备得到。例如，按照1-3:1-3:1-3的原子比复配得到。
本发明采用SiC-Cr2O3联用。SiC由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；同时其耐热，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有优良的导热性能。因此本发明将SiC与Cr2O3联用，其不仅耐磨性能出色，同时具有极强的防腐蚀性能。
将本发明得到的SiC-Cr2O3复合耐磨涂层基体置于水沙混合物中，进行旋转磨损试验，经过24小时后，称重，并与磨损前的重量进行比较，磨损损失率低于0.01％，说明本发明制备得到的复合涂层耐磨且与基体结合紧密牢固。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种渣浆泵的叶轮或壳体SiC-Cr2O3复合耐磨涂层的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末、SiC与水或乙醇按照体积比1:1混合，加入直径4mm的ZrO2球磨介质，在球磨机中搅拌2小时；
(2)将有机黏结剂溶于水或乙醇，配置成有机黏结剂溶液，与球磨后的纳米SiC-Cr2O3粉末混合均匀，搅拌成料浆，所述料浆固液比为1：1；
(3)超声分散所述料浆至少10分钟；
(4)将所述超声分散后的料浆喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为200℃，出风温度为80℃，转速为3000转/分钟，进料率为0.5升/分钟，得到平均粒径为30μm的粉末；
(5)将所述粉末在450℃下处理5分钟，在1000℃下处理15分钟，得到SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末；
(6)将渣浆泵的叶轮或壳体表面进行喷砂粗化并洗涤、干燥；
(7)采用等离子喷涂设备，对所述渣浆泵的叶轮或壳体表面进行等离子喷涂所述SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末，在渣浆泵的叶轮或壳体表面得到SiC-Cr2O3复合耐磨涂层。
实施例2
一种渣浆泵的叶轮或壳体SiC-Cr2O3复合耐磨涂层的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末、SiC与水或乙醇按照体积比1:2混合，加入直径7mm的ZrO2球磨介质，在球磨机中搅拌8小时；
(2)将有机黏结剂溶于水或乙醇，配置成有机黏结剂溶液，与球磨后的纳米SiC-Cr2O3粉末混合均匀，搅拌成料浆，所述料浆固液比为1：5；
(3)超声分散所述料浆至少10分钟；
(4)将所述超声分散后的料浆喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为300℃，出风温度为120℃，转速为15000转/分钟，进料率为1升/分钟，得到平均粒径为60μm的粉末；
(5)将所述粉末在750℃下处理10分钟，在1200℃下处理30分钟，得到SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末；
(6)将渣浆泵的叶轮或壳体表面进行喷砂粗化并洗涤、干燥；
(7)采用等离子喷涂设备，对所述渣浆泵的叶轮或壳体表面进行等离子喷涂所述SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末，在渣浆泵的叶轮或壳体表面得到SiC-Cr2O3复合耐磨涂层。
实施例3
一种渣浆泵的叶轮或壳体SiC-Cr2O3复合耐磨涂层的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末、SiC与水或乙醇按照体积比1:1.5混合，加入直径5mm的ZrO2球磨介质，在球磨机中搅拌5小时；
(2)将有机黏结剂溶于水或乙醇，配置成有机黏结剂溶液，与球磨后的纳米SiC-Cr2O3粉末混合均匀，搅拌成料浆，所述料浆固液比为1：3；
(3)超声分散所述料浆至少10分钟；
(4)将所述超声分散后的料浆喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为250℃，出风温度为100℃，转速为12000转/分钟，进料率为0.7升/分钟，得到平均粒径为50μm的粉末；
(5)将所述粉末在550℃下处理8分钟，在1100℃下处理20分钟，得到SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末；
(6)将渣浆泵的叶轮或壳体表面进行喷砂粗化并洗涤、干燥；
(7)采用等离子喷涂设备，对所述渣浆泵的叶轮或壳体表面进行等离子喷涂所述SiC-Cr2O3复合陶瓷粉末，在渣浆泵的叶轮或壳体表面得到SiC-Cr2O3复合耐磨涂层。
将实施例1-3得到的SiC-Cr2O3复合耐磨涂层基体置于水沙混合物中，进行旋转磨损试验，经过24小时后，称重，并与磨损前的重量进行比较，磨损损失率低于0.01％，说明实施例1-3制备得到的复合涂层耐磨且与基体结合紧密牢固。