纳米涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Fe-Zr02m米涂层材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷 射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造 一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微 波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的。
[0003] 等离子喷涂是热喷涂中的一种，它具有以下特点：①超高温特性，便于进行高熔 点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工 作气体，所以喷涂材料不易氧化。
[0004] 等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂 方法，其配套设备经数次改进已能满足人们在绝大多数生产条件下的喷涂修复和使用要 求，然而等离子喷涂所用材料普遍存在硬度低，耐磨性不高，耐腐性不好，耐久性不能达到 使用预期等问题，难以满足现代工业生产的多样化使用要求。
【发明内容】
[0005] 为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供一种Fe-ZrO2纳米涂 层材料及其制备方法。
[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Fe-ZrO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为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作为添加剂加入，能提高材 料的硬度和结合强度。
[0008] 21〇2是一种具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，化学性质不活泼，且高熔点、高 电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，是重要的耐高温材料，可提高涂层耐高温性。
[0009] 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
[0010] Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo混合Fe加到纳米涂层之中，可提高纳 米涂层硬度。
[0011] B在1000°C~1400°C与碳作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成 金属硼化物。这些化合物是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质，常具有特殊的性质， 能提尚纳米涂层的综合性能。
[0012] Co是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，在常温下不和水作用，在潮湿的空气中 也很稳定。Co的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和 各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢综合力学性能优异，是常用作燃汽轮机的叶 片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件 以及原子能工业的重要金属材料。
[0013] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (1)采用气雾化法制得Fe-ZrO2的纳米球；
[0015] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、B、Al、Co制得纳米 粉末。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明制成的Fe-ZrO2纳米涂层的硬度可达HRC43,具有一 定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，密度可达6. 74g/cm3，喷涂厚度可达4毫 米，致密度良好为0. 63,本发明综合性能优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好，与传统合 金材料相比有着很大的进步，在相同的条件下，Fe-ZrO2纳米涂层的结合强度是普通涂层的 1.8倍左右。
【具体实施方式】
[0017] 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。
[0018] 实施例一：
[0019] 一种Fe-ZrO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占 54份、ZrO2A 26 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 13份。
[0020] 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
[0021] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022] (1)采用气雾化法制得Fe-ZrO2的纳米球；
[0023] (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合(：、1〇』31、&)制得纳米 粉末。
[0024] 实施例二：
[0025] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占 60份、ZrO 2占 28 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 25份。
[0026] 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
[0027] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0028] 实施例三：
[0029] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占 57份、ZrO 2占 30 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 47份。
[0030] 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
[0031] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0032] 实施例四：
[0033] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占 63份、ZrO 2占 33 份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 63份。
[0034] 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
[0035] -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0036] 采用等离子喷涂技术在以20C〇钢为基体的棍类工件上制得Fe-Zr02m米涂层，带 有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性 能对比实验结果见表1 :
[0039]
[0037] 表1Fe-ZrO2纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果：[0038]
【主权项】
1. 一种Fe-ZrO2纳米涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为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； 所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co。
2. -种Fe-ZrO2纳米涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： ⑴采用气雾化法制得Fe-ZrO2的纳米球； (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、B、Al、Co制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种Fe-ZrO2纳米涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Fe占54-63份、ZrO2占26-33份、TiO2占1份、微量元素占0.13-0.63份，所述微量元素为C、Mo、B、Al、Co，其制备方法为：采用气雾化法制得Fe-ZrO2的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、B、Al、Co制得纳米粉末。本发明制成的Fe-ZrO2纳米涂层的硬度可达到HRC43，具有一定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，硬度高、耐磨性好，与传统合金材料相比有着很大的进步。
【IPC分类】B22F9-08, B22F1-00
【公开号】CN104827045
【申请号】CN201510233111
【发明人】程敬卿
【申请人】安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月9日