本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种热喷涂用Cr2O3大颗粒球形粉末的制备方法。
背景技术：
磨损是造成机械零件失效的主要原因。据统计，在失效的机械零件中，大约有80％是由各种形式的磨损造成的。为了防止机械零件由于磨损而过早失效，延长机械设备的使用寿命，提劳动生产率以及降低设备的成本和维修费用，提高零件的耐磨性是必要的。
由于磨损发生在材料的表面，表面强化技术能有效地提高材料的耐磨性。热喷涂是常用的一种表面强化技术，这种技术是将熔融或半熔融状态的材料粉末颗粒撞击到基材表而形成喷涂沉积层的一种表面覆层法。热喷涂方法按热源分类包括：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等。热喷涂的优势在于：热喷涂基材几乎不受限制，涂层树料的种类选择范围广泛，喷涂施工对象的尺寸和形状不受限制，基材在喷涂过程中性质不易发生改变，涂层厚度可在较大范围内变化等。热喷涂技术不仅可对材料的表面进行强化和防护，还可以对零部件表面进行修复，从而可节约材料，提高经济效益。
陶瓷具有熔点高、硬度大、脆性大、导电导热性差、化学稳定性好等优点，是制备耐磨涂层的理想材料。近年来，各种陶瓷涂层已越来越广泛的应用在易受磨损的部件中。如轴承、各种阀座、阀链、密封圈、挤压杆、挤压模、切削刀具、人造关节等。
纳米结构涂层显示了良好的耐磨性，表明纳米结构涂层能有效地改善涂层的耐磨性。然而关于纳米结构陶瓷涂展的报道较少。Cr2O3涂层因为具有低的摩擦系数和良好的高温耐磨性及腐蚀性而被广泛应用。但Cr2O3微米结构涂层脆性较大，纳米结构涂层可望使脆性降低，但常规纳米粉末因为粒径太小不能直接用来进行等离子体喷涂。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种热喷涂用大颗粒球形粉末的制备方法，能够使得不适用于热喷涂的纳米Cr2O3颗粒能够保持纳米结构，并用于热喷涂。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种热喷涂用大颗粒球形粉末的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末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Cr2O3陶瓷粉末。
本发明首先通过球磨、制浆、喷雾干燥、热处理等工艺过程将Cr2O3原始纳米结构粉末制备成热喷涂用的大颗粒球形粉末，然后通过等离子体喷涂制备成涂层。
本发明采用高温处理所述喷雾造粒的颗粒，颗粒中的有机物粘合剂分解碳化后燃烧，Cr2O3在1000℃以上热处理后，大颗粒内部的纳米小颗粒有一定连接，但其仍保持纳米颗粒形状，因此本发明制备得到的纳米结构团聚粉末可以用来进行热喷涂，克服了纳米颗粒不能热喷涂的缺陷。
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
一种热喷涂用Cr2O3大颗粒球形粉末的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末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Cr2O3陶瓷粉末。
实施例2
一种热喷涂用Cr2O3大颗粒球形粉末的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末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Cr2O3陶瓷粉末。
实施例3
一种热喷涂用Cr2O3大颗粒球形粉末的制备方法，其包括：
(1)将Cr2O3纳米粉末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3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260℃，出风温度为100℃，转速为8000转/分钟，进料率为1升/分钟，得到平均粒径为50μm的粉末；
(5)将所述粉末在650℃下处理8分钟，在1100℃下处理20分钟，得到Cr2O3陶瓷粉末。
实施例1-3得到的陶瓷粉末大颗粒内部的纳米小颗粒有一定连接，但其仍保持纳米颗粒形状，因此纳米结构团聚粉末可以用来进行热喷涂，克服了纳米颗粒不能热喷涂的缺陷。