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，具体说是一种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂是一种高硬度表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我 国重点推广的新技术项目。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，然后借助焰留本身或压缩空气 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高硬 度技术。
[0003] 等离子喷涂是热喷涂中的一种高硬度，等离子喷涂是利用等离子弧进行的，离子 弧是压缩电弧，与自由电弧项比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度 高，能量集中，弧稳定性好等特点。
[0004] 等离子喷涂是近年来发展最为迅速的热喷涂方式之一，然而等离子喷涂所采用的 传统喷涂材料耐腐性不足，硬度和耐磨性都在许多如高温、高湿、高盐和冲击频繁的特殊工 作环境中表现出不足，越来越难以满足人们在特殊领域的使用要求。
【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，本发明提供一种高硬度Fe-HfO2 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] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占17-31份、 HfO2A 67-88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35-0. 73份。
[0008] 1102作为添加剂加入，能提高材料的硬度和结合强度。
[0009] !1?)2是一种高硬度具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，耐火性强，可提高涂层 耐高温性。
[0010] 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
[0011] Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo加到Fe之中，可显著提高纳米涂层的 硬度。
[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。
[0013] Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。
[0014] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] (1)采用气雾化法制得Fe-HfO2的纳米球；
[0016] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合M〇、Cr、Cu、C 〇制得纳米粉 末。
[0017] 本发明的有益效果是：本发明制成的Fe-HfO2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. 83g/cm3，喷涂厚度可达4毫 米，致密度良好为0. 59,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-HfO 2纳米涂层的结合强度是普通涂层的 1. 7倍左右。
【具体实施方式】
[0018] 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。
[0019] 实施例一：
[0020] 一种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占17份、 HfO2A 67份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35份。
[0021] 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
[0022] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)采用气雾化法制得Fe-HfO2的纳米球；
[0024] (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合M〇、Cr、Cu、C 〇制得纳米粉 末。
[0025] 实施例二：
[0026] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占23份、 HfO2A 73份、TiO 2占1份、微量元素占0. 45份。
[0027] 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
[0028] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0029] 实施例三：
[0030] 一种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占27份、 HfO2A 75份、TiO 2占1份、微量元素占0. 62份。
[0031] 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
[0032] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0033] 实施例四：
[0034] 一种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占31份、 HfO2A 88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 73份。
[0035] 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
[0036] -种高硬度Fe-HfO2纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0037] 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-Hf02m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 :
[0038] 表1 Fe-HfO2纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果：
[0039]
【主权项】
1. 一种高硬度Fe-HfO 2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17-31份、HfO2占67-88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35-0. 73份； 所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co。
2. -种高硬度Fe-HfO 2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-HfO2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Mo、Cr、Cu、Co制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种高硬度Fe-HfO2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17-31份、HfO2占67-88份、TiO2占1份、微量元素占0.35-0.73份，所述微量元素为Mo、Cr、Cu、Co，其制备方法为：采用气雾化法制得Fe-HfO2的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合Mo、Cr、Cu、Co制得纳米粉末。本发明制成的Fe-HfO2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，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。
【IPC分类】B82Y40-00, B82Y30-00, C23C4-06, B22F9-08, C22C29-12, B22F1-00
【公开号】CN104878338
【申请号】CN201510232987
【发明人】程敬卿
【申请人】安徽再制造工程设计中心有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月9日