一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属陶瓷涂层材料技术领域，具体涉及一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近年来陶瓷涂层材料是受到广泛关注的陶瓷材料，传统的陶瓷材料具有较大的脆性，不利于陶瓷材料的进一步加工，也导致陶瓷材料在诸多领域的性能略显不足。金属陶瓷涂层是一种既有金属良好的强韧性，又有陶瓷的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合涂层。因此，金属陶瓷涂层在航空、航天等许多领域中获得重要的应用，诸如承受高速、高温燃气冲刷等复杂、恶劣工况条件的火箭发动机部件，通过涂覆金属陶瓷涂层可获得有效防护。现有技术中制备的金属陶瓷涂层在实际应用中存在功能单一成本高、韧性小、强度低、适涂性差等诸多缺陷，限制了金属陶瓷涂层的使用范围和应用领域，不利于企业节能绿色发展的目标的实现。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是提供一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层及其制作方法，以克服现有技术的不足。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成:纳米二氧化铈14-17、镍粉33-45、二硼化钛13-16、铁粉15-18、三氧化二铁16-24、硼铁合金粉
12-14、油酸丁酯9-12、矾矿尾渣17-27、碳酸钙8_10、轻柴油6_8、适量水。
[0005]所述的一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将纳米二氧化铈于650-760°C高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入碳酸钙超声波震荡20-40分钟，加入油酸丁酯搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重；
(2)将三氧化二铁加入到球磨机中，喷入雾状的轻柴油拌匀，加入矾矿尾渣，于340-450°C进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二铁；
(3)将改性三氧化二铁、二硼化钛经1560-1650°C高温煅烧2_4小时，冷却加入硼铁合金粉研磨至200-300目；
(4)将步骤(I)、(3)反应物料搅拌混匀，加入镍粉、铁粉于1100-1200°C高温煅烧3_6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C烧制5min即可。
[0006]本发明有以下有益效果:本发明选用金属镍为金属基，采用二硼化钛、三氧化二铁等难熔物作为陶瓷相制得的陶瓷涂层涂覆在基体金属表面上，基体金属中的合金元素会向界面处扩散，与涂层中的N1等物质发生:N1 + M — MO + Ni等界面反应，还原沉淀的活性镍原子与基体金属M形成Ni — M金属键，从而提高了金属陶瓷涂层与基体金属的密着性，而稀土纳米二氧化铈由于活性高能加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，提高了产品的耐磨性，添加的铁粉与镍粉结合可增强涂层的渗透性，利用本发明制得的金属陶瓷涂层具有抗锈蚀和抗氧化性，在中低碳钢表面上应用广泛。
【具体实施方式】
[0007]所述的一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成:纳米二氧化铈16、镍粉39、二硼化钛14、铁粉17、三氧化二铁23、硼铁合金粉13、油酸丁酯11、矾矿尾渣23、碳酸钙8、轻柴油6、适量水。
[0008]制作方法包括以下步骤:
(1)将纳米二氧化铈于650-760°C高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入碳酸钙超声波震荡20-40分钟，加入油酸丁酯搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重；
(2)将三氧化二铁加入到球磨机中，喷入雾状的轻柴油拌匀，加入矾矿尾渣，于340-450°C进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二铁；
(3)将改性三氧化二铁、二硼化钛经1560-1650°C高温煅烧2_4小时，冷却加入硼铁合金粉研磨至200-300目；
(4)将步骤(I)、(3)反应物料搅拌混匀，加入镍粉、铁粉于1100-1200°C高温煅烧3_6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C烧制5min即可。
[0009]使用本发明生产的金属镍陶瓷涂层的技术参数指标如下:
(O耐锈蚀、附着性好、抗氧化能力佳；
(2)抗冷热循环(室温-900°C)能力良好；
(3)软化起始温度提高了16.40C ;
(4)涂层在耐受50次热震循环后，在试样的棱角处也未有明显剥落，表现出优异的抗热震性能。
【主权项】
1.一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成:纳米二氧化铈14-17、镍粉33-45、二硼化钛13-16、铁粉15-18、三氧化二铁16-24、硼铁合金粉12-14、油酸丁酯9-12、矾矿尾渣17-27、碳酸钙8_10、轻柴油6_8、适量水。2.根据权利要求1所述的一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层的制作方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将纳米二氧化铈于650-760°C高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入碳酸钙超声波震荡20-40分钟，加入油酸丁酯搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重； (2)将三氧化二铁加入到球磨机中，喷入雾状的轻柴油拌匀，加入矾矿尾渣，于340-450°C进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二铁； (3)将改性三氧化二铁、二硼化钛经1560-1650°C高温煅烧2_4小时，冷却加入硼铁合金粉研磨至200-300目； (4)将步骤(I)、(3)反应物料搅拌混匀，加入镍粉、铁粉于1100-1200°C高温煅烧3_6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C烧制5min即可。
【专利摘要】本发明公开了一种用于中低碳钢表面的金属镍陶瓷涂层，选用金属镍为金属基，采用二硼化钛、三氧化二铁等难熔物作为陶瓷相制得的陶瓷涂层涂覆在基体金属表面上，基体金属中的合金元素会向界面处扩散，与涂层中的NiO等物质发生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反应，还原沉淀的活性镍原子与基体金属M形成Ni－M金属键，从而提高了金属陶瓷涂层与基体金属的密着性，而稀土纳米二氧化铈由于活性高能加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，提高了产品的耐磨性，添加的铁粉与镍粉结合可增强涂层的渗透性，利用本发明制得的金属陶瓷涂层具有抗锈蚀和抗氧化性，在中低碳钢表面上应用广泛。
【IPC分类】C23C24/08, C22C30/00, C22C32/00
【公开号】CN105063608
【申请号】CN201510450288
【发明人】沈泽文, 沈云翔, 黄帅
【申请人】安徽普源分离机械制造有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月29日