一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Fe占42％-61％、Gr占11％-23％、B占11％-23％、Si占11％-23％、CBN占1％-5％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni；其制备方法为：先采用干式粉碎法制得Fe、Gr和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末，同时添加助剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体上制备Fe-Gr-B-Si纳米涂层。本发明解决了现有涂层耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，改善了材料表面涂层的微观组织、结构，整体提高了材料表面的耐磨性能。
【专利说明】-种Fe-Gr-B-S i纳米涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂【技术领域】，具体说是一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 激光熔覆（Laser Cladding)亦称激光包覆或激光熔敷，是高能量密度表面处理技 术的一种，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度 的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔 覆层。在工件修复领域具有许多其它表面处理方法无法比拟的优点，与堆焊、喷涂、电镀和 气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒 度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
[0003] 目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。为 了满足激光熔覆技术的发展需要，人们需要一种适用于激光熔覆技术的、综合性能更加优 异的新型材料。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术问题，本发明提供一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法。
[0005] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占42% -61%、Gr 占 11% -23%、B 占 11% -23%、Si 占 11% -23%、CBN 占 1% -5%、微量元素占 1. 25% ;所 述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。
[0007] -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得 Fe、Gr、B和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末，同时添加 助剂CBN。所述助剂CBN能提高材料的硬度40%。
[0008] 所述纳米粉末可采用超音速火焰（HV0F)喷涂工艺在4Crl3模具钢基体上制备 Fe-Gr-B-Si纳米涂层。
[0009] 本发明的有益效果是：本发明解决了现有涂层耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问 题，改善了材料表面涂层的微观组织、结构，使涂层硬度提高了 50%，弹性模量提高了 8. 5% -14. 4%，从而整体提高材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学性能 有显著的作用；所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层适合多种钢材，尤其适合一些材料表面需要硬 化，但要求又不高，价格低廉，节省成本，又达到硬化材料目的的情况。
【具体实施方式】
[0010] 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。
[0011] 实施例一：
[0012] 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占42%、Gr占 23%、B占17%、Si占15%、CBN占1. 75%、微量元素占1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、 W、Ni。
[0013] 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得 Fe、Gr、B和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末，同时添加助 剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在4Crl3模具钢基体上制备Fe-Gr-B-Si纳米涂层。
[0014] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0015] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表2。
[0016] 实施例二：
[0017] -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占48%、Gr占 12%、B占21%、Si占14%、CBN占3. 75%、微量元素占1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、 W、Ni。
[0018] -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0019] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0020] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表3。
[0021] 实施例三：
[0022] -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占54%、Gr占 15%、B占16%、Si占11%、CBN占2. 75%、微量元素占1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、 W、Ni。
[0023] -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0024] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0025] 所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表4。
[0026] 表IFe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
[0027]
【权利要求】
1. 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为Fe占 42% -61%、Gr 占 11% -23%、B 占 11% -23%、Si 占 11% -23%、CBN 占 1% -5%、微量元 素占1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。
2. -种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先采用干式粉 碎法制得Fe、Gr、B和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末， 同时添加助剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在模具钢基体上制备Fe-Gr-B-Si纳米涂 层。
【文档编号】C22C38/32GK104233084SQ201410465190
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】程敬卿, 薛卫昌 申请人:芜湖鼎瀚再制造技术有限公司