-SiC纳米涂层材料及其制备方法

文档序号:8509309阅读:254来源:国知局
-SiC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,具体说是一种耐磨Co304-SiC纳米涂层材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂是指一系列过程,在这些过程中,细微而分散的金属或非金属的涂层材料, 以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。它是利 用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加 热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体 表面,沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
[0003] 随着对工程机械设备性能要求的不断提高,热喷涂技术的完善和发展,热喷涂技 术的应用主要受限于热喷涂材料和工艺设备的发展。然而,热喷涂技术的突出特点又使其 应用极具潜力。这些特点主要表现在:①表面工程和多种复合材料的结合在材料设计中具 有明显的优势;②可方便地调整材料的化学成分;③能够动态形成具有特殊结构性能的复 合材料;④多种材料和多种技术的复合可获得优异的性能。因此热喷涂材料的研宄是21世 纪热喷涂发展的决定性因素,也是热喷涂技术发展的驱动。
[0004] 在过去的数十年中,热喷涂技术发展迅速,然而传统的喷涂技术使用的材料结合 强度差、气孔率高、耐磨性差的问题阻碍了热喷涂技术的普及应用。新型热喷涂材料需要弥 补这些缺陷,采用新工艺、新方法、新配方制得具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性,微观组 织结构均匀,综合力学性能优良的材料成为人们迫切的需求。

【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,本发明提供一种耐磨Co304_SiC 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] -种耐磨Co304-SiC纳米涂层材料,其组分及各组分的质量份数为C〇304占66-88 份、SiC占19-34份、Ti02占1份、微量元素占0. 09-0. 44份,所述TiO2作为添加剂加入,能 提高材料的结合强度。SiC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,是一种半导体,高温时能抗氧化。
[0008] 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn,所述Gr即石墨烯,是一种已知的世上最薄、最坚 硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2. 3%的光;导热系数高达5300W/m?!(,高于碳 纳米管和金刚石,可以显著提高纳米涂层的硬度和导热性。Mo的纯金属是银白色,非常坚 硬,把少量Mo加到涂层之中,可使涂层变硬。
[0009] -种耐磨Co304-SiC纳米涂层材料的制备方法,包括以下步骤:
[0010] ⑴采用气雾化法制得Co304-SiC的纳米球;
[0011] (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Gr、W、Ti、Mo、Zn制得纳米 粉末。
[0012] 本发明的有益效果是:本发明的形貌为球状颗粒,分布均匀、颗粒完整,具有较好 的组织结构和较好的宏观性能。本发明制成的C〇304-SiC纳米涂层的硬度可达HRC51,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9. 325g/cm3,喷涂厚度可达3 毫米,致密度良好为0. 64,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。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0014] 图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。
【具体实施方式】
[0015] 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。
[0016] 实施例一:
[0017] 一种耐磨C〇304-SiC纳米涂层材料,其组分及各组分的质量份数为C〇304占72份、 SiC占27份、1102占1份、微量元素占0. 30份。
[0018] 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn。
[0019] -种耐磨Co304-SiC纳米涂层材料的制备方法,包括以下步骤:
[0020] (1)采用气雾化法制得Co304-SiC的纳米球;
[0021] (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Gr、W、Ti、Mo、Zn制得纳米 粉末。
[0022] 实施例二:
[0023] -种耐磨C〇304-SiC纳米涂层材料,其组分及各组分的质量份数为C〇304占66份、 SiC占19份、1102占1份、微量元素占0.09份。
[0024] 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn。
[0025] -种耐磨Co304_SiC纳米涂层材料的制备方法,与实施例一相同。
[0026] 实施例三:
[0027] -种耐磨C〇304-SiC纳米涂层材料,其组分及各组分的质量份数为C〇304占78份、 SiC占30份、1102占1份、微量元素占0. 35份。
[0028] 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn。
[0029] -种耐磨Co304_SiC纳米涂层材料的制备方法,与实施例一相同。
[0030] 实施例四:
[0031] 一种耐磨C〇304-SiC纳米涂层材料,其组分及各组分的质量份数为C〇304占88份、 SiC占34份、1102占1份、微量元素占0.44份。
[0032] 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn。
[0033] -种耐磨Co304_SiC纳米涂层材料的制备方法,与实施例一相同。
[0034] 结合图1,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Co304-SiC纳 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:
[0035] 表1Co304-SiC纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果:
[0036]
[0037]
【主权项】
1. 一种耐磨Co A-SiC纳米涂层材料,其特征在于:其组分及各组分的质量份数为 Co3O4占66-88份、SiC占19-34份、TiO 2占1份、微量元素占0. 09-0. 44份; 所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn。
2. -种耐磨Co 304-SiC纳米涂层材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: (1) 采用气雾化法制得Co3O4-SiC的纳米球; (2) 将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Gr、W、Ti、Mo、Zn制得纳米粉 末。
【专利摘要】本发明涉及一种耐磨Co3O4-SiC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Co3O4占66-88份、SiC占19-34份、TiO2占1份、微量元素占0.09-0.44份,所述微量元素为Gr、W、Ti、Mo、Zn,其制备方法为:采用气雾化法制得Co3O4-SiC的纳米球;然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合Gr、W、Ti、Mo、Zn制得纳米粉末。本发明的形貌为球状颗粒,分布均匀、颗粒完整,具有较好的组织结构和较好的宏观性能。本发明制成的Co3O4-SiC纳米涂层的硬度可达到HRC51,具有一定的硬度和抗磨损性能,结合强度、抓附力较高。
【IPC分类】B22F9-08, C23C4-12, C23C4-06, B82Y30-00, C23C4-10, B82Y40-00, C22C29-12, B22F1-02
【公开号】CN104831211
【申请号】CN201510233345
【发明人】程敬卿
【申请人】芜湖鼎瀚再制造技术有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月9日
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