一种Fe-Gr-Si纳米涂层及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种Fe-Gr-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52％-72％、Gr占11％-29％、Si占11％-29％、CBN占1％-6％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、B、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、B、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制备Fe-Gr-Si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，价格低廉，节省成本，又达到硬化材料目的。
【专利说明】-种Fe-Gr-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-Si纳米涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成 特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。热喷涂技术 中最常用的是超音速火焰喷涂（HVOF)技术，HVOF发展非常迅速，从1982年美国的James. A. Browning开发出第一代超音速火焰喷涂装置Jet Kote I以来，仅10余年，HVOF工艺及 装置取得了长足的进展，其优异的涂层质量及与自动控制系统的结合使用，使该工艺从问 世之初的仅用于飞行发动机零部件耐磨层喷涂，发展到航空、冶金、纺机、汽车、铁路等领 域的大量应用，代表了现代热喷涂技术发展的方向。
[0003] 然而在超音速火焰喷涂技术的应用中，最关键的因素还包括涂层材料的选择，不 同的工件适用的涂层材料不同，且相同的材料采用不同的配比所产生的效果也是千差万 另IJ，另外，超音速火焰喷涂技术对喷涂粒子尺寸范围要求严格，为了拓宽超音速火焰喷涂技 术的应用领域，人们需要一种性能优良，适用范围广的涂层材料。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术问题，本发明提供一种Fe-Gr-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-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占52% -72%、Gr占 11% -29%、Si占11% -29%、CBN占1% -6%、微量元素占 L 25%;所述微量元素包括Go、 Mo、B、Ni。
[0007] -种Fe-Gr-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和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、B、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-Si涂层；所述助剂 CBN能提高材料的硬度40%。
[0008] 所述纳米粉末采用超音速火焰（HVOF)喷涂工艺在4Crl3模具钢基体上制备 Fe-Gr-Si 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-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-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占 52%、Gr占 28%、 Si占 15%、CBN占 3. 75%、微量元素占 1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、B、Ni。
[0013] 一种Fe-Gr-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和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、B、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-Si涂层。
[0014] 所述Fe-Gr-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-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-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占 58%、Gr占 11%、 Si占 28%、CBN占 1. 75%、微量元素占 1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、B、Ni。
[0018] -种Fe-Gr-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0019] 所述Fe-Gr-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-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-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占 65%、Gr占 16%、 Si占 12%、CBN占 5. 75%、微量元素占 1. 25% ;所述微量元素包括Go、Mo、B、Ni。
[0023] -种Fe-Gr-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0024] 所述Fe-Gr-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-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] 所述Fe-Gr-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。
[0027] 表IFe-Gr-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
【权利要求】
1. 一种Fe-Gr-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 52% -72%、Gr 占 11% -29%、Si 占 11% -29%、CBN 占 1% -6%、微量元素占 1. 25%;所述 微量元素包括Go、Mo、B、Ni。
2. -种Fe-Gr-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和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、B、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-Si涂层。
【文档编号】C23C4/06GK104264099SQ201410476404
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】薛卫昌, 程敬卿 申请人:芜湖鼎瀚再制造技术有限公司