-TiC-Co纳米材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种MnO2-TiC-Co纳米材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂是一种表面强化技术。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 的一种技术。
[0003] 目前，热喷涂技术主要应用在表面工程和多种复合材料的结合领域中，且具有明 显的优势，热喷涂技术中的化学成分可方便地调整，有利于动态形成具有特殊结构性能的 复合材料以获得优异的性能。
[0004] 随着人们对极端领域的探索不断扩展，人们需要不断改进化学成分，不断提高热 喷涂材料的使用性能，满足人们对工程设备性能的要求，以帮助人们发展传统手段难以触 及到的新领域。
【发明内容】
[0005] 为了解决传统涂层硬度较低等问题，本发明提供一种MnO2-TiC-C0纳米材料及其 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] MnO2-TiC-Co纳米材料，其组分及各组分的质量份数为此02占58-63份、TiC占 23-28份、Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 15-0. 66份。所述微量元素为Ni、Fe、Al。 所述SiC作为添加剂加入，能提高材料硬度。
[0008] TiC是硬质合金的重要成分。碳化钛陶瓷是钛、锆、铬过渡金属碳化物中发展最广 的材料，用作金属陶瓷，具有高硬度、耐腐蚀、热稳定性好的特点。碳化钛的晶体的结构决定 了碳化钛具有高硬度、高熔点、耐磨损以及导电性等基本特征。本发明中添加 TiC对陶瓷复 合材料的综合性能、硬度、耐磨性、耐腐蚀性有显著的提高。
[0009] 一种MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010] ⑴采用气雾化法制得MnO2-TiC-Co的纳米球，然后加入SiC ;
[0011] ⑵将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Ni、Fe、Al制得纳米粉末。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明制成的纳米材料形貌多为不规则团状，但分布均匀、 颗粒完整，具有较好的组织结构和较好的宏观性能。
[0013] 采用本发明所制成的纳米材料为陶瓷合金纳米晶材料，其中含有钴元素，钴材料 熔点较高、硬度大，具有铁磁性的，抗拉强度、机械加工性能、热力学性质以及电化学行为方 面性能较为优越。由此，加入钴元素能在很大程度上改善基体的韧性及高温硬度，提高材料 的强度和耐磨性能。TiC的加入增加了其耐腐蚀性能，并且确保高温环境下基体表面的高硬 度性能。Mn元素主要是增加材料韧性以及抗腐蚀性，加强涂层结合强度。经过不同比例的 配比可以使MnO2-TiC-Co陶瓷合金纳米晶涂层的硬度达到HRC68,并且抗磨损性能优越，适 用于耐高温的工件表面改质喷涂，具有一定的铁磁性和绝缘性能，可用在一些特殊的合金 材料上。并且其涂层结合强度、抓附力较高，喷涂厚度可达3毫米，致密度良好。
[0014] 本发明优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好与传统合金材料相比有着较大的进 步。这表明本发明制备的MnO2-TiC-Co涂层具有优异的抗磨耐磨损性能，可广泛应用于工 业生产和航空航天领域。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016] 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】
[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] MnO2-TiC-Co纳米材料，其组分及各组分的质量份数为MnO2占58份、TiC占25份、 Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 15份。
[0020] 所述微量元素为Ni、Fe、Al。
[0021] MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022] (1)采用气雾化法制得MnO2-TiC-Co的纳米球，然后加入SiC ;
[0023] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Ni、Fe、Al制得纳米粉末。
[0024] 实施例二
[0025] MnO2-TiC-Co纳米材料，其组分及各组分的质量份数为MnO2占60份、TiC占23份、 Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 20份。
[0026] 所述微量元素为Ni、Fe、Al。
[0027] MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，同实施例一。
[0028] 实施例三
[0029] MnO2-TiC-Co纳米材料，其组分及各组分的质量份数为MnO2占63份、TiC占28份、 Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 46份。
[0030] 所述微量元素为Ni、Fe、Al。
[0031] 一种MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，同实施例一。
[0032] 实施例四
[0033] MnO2-TiC-Co纳米材料，其组分及各组分的质量份数为MnO2占63份、TiC占23份、 Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 66份。
[0034] 所述微量元素为Ni、Fe、Al。
[0035] -种MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，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MnO2-TiC-Co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 :
[0037] 表1 MnO2-TiC-Co纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果：
[0040] 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MnO2-TiC-Co涂层，带 有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的磨损量对比实验结果见表2 :
[0041] 表2 MnO2-TiC-Co纳米涂层与20C〇钢基体的磨损量对比实验结果：
[0042]
[0043] 由表1和表2可见，MnO2-TiC-Co纳米材料制成的涂层综合4能优异，耐磨性好。
[0044] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效 物界定。
【主权项】
1. MnO2-TiC-Co纳米材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为此0 2占58-63 份、TiC占23-28份、Co占14份、SiC占1份、微量元素占0. 15-0. 66份； 所述微量元素为Ni、Fe、Al。 2. MnO2-TiC-Co纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： ⑴先采用气雾化法制得MnO2-TiC-Co的纳米球，然后加入SiC ; (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Ni、Fe、Al制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及MnO2-TiC-Co纳米材料及其制备方法，其组分及各组分的质量份数为MnO2占58-63份、TiC占23-28份、Co占14份、SiC占1份、微量元素占0.15-0.66份；所述微量元素为Ni、Fe、Al；其制备方法包括以下步骤：(1)先采用气雾化法制得MnO2-TiC-Co的纳米球，然后加入SiC；(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Ni、Fe、Al制得纳米粉末。经过不同配比实验，本发明制成的涂层硬度达到HRC68，硬度极高，并且抗磨损性能优越，适用于耐高温的工件表面改质喷涂。
【IPC分类】B22F9/08, C23C4/06, B82Y40/00, C22C29/12
【公开号】CN104947027
【申请号】CN201510353220
【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30日
【申请日】2015年6月24日