纳米涂层及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种WC-ZrO2纳米涂层及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为WC占26.25％-35.32％、ZrO2占63.23％-72.3％、微量元素占1.45％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo，其制备方法为：先采用干式粉碎法制得WC和ZrO2的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末，之后采用等离子喷涂工艺在12CrNi3A渗碳模具钢基体上制备WC-ZrO2纳米涂层。本发明ZrO2含量较高，所以涂层结合强度、抓附力较高，优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好，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。
【专利说明】-种WC-ZrO2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WC-ZrO2纳米涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 等离子喷涂是基于等离子体的一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体 表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。其主要特点是 1、喷涂过程对基体的热影响小，零件无变形，不改变基体金属的热处理性质。2、可供等离 子喷涂用的材料非常广泛，可以得到多种性能的喷涂层。3、工艺稳定，涂层质量高。4、涂层 平整光滑，可精确控制厚度。
[0003]为了满足等离子喷涂技术在工件修复领域的广泛应用，适应多种多样的工件的不 同使用要求，人们需要不同种类的喷涂材料。针对现有涂层普遍存在耐磨性较差、耐腐蚀性 较低的问题，人们需要一种能配合再制造技术，用于改善材料表面涂层的微观组织、结构， 提1?涂层硬度的新型材料。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术问题，本发明提供一种WC-ZrO2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WC-ZrO2纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占26. 25% -35. 32%、 ZrO2占63. 23% -72. 3%、微量元素占1.45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo, WC是仅 次于金刚石的第二硬材料，具有良好的物理、化学性能，弹性模量与金刚石接近，热稳定性 比金刚石商，ZrO 2可提商提商材料的强度和初性近50 %，所添加的一些稀土兀素可提商涂 层的结合度、抓附力。
[0007] -种WC-ZrO2纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用化学气象沉积法制得 WC和ZrO 2的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末，之后采用等 离子喷涂工艺在12CrNi3A渗碳模具钢基体上制备WC-ZrO 2纳米涂层。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明的ZrO2含量较高，所以涂层结合强度、抓附力较 高，优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好，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%，从而整体提高了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，适用于等离子喷涂，可用喷涂钢材有：2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、 8Cr3 等。
【具体实施方式】
[0009] 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。
[0010] 实施例一：
[0011] 一种WC-ZrO2纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占26. 25%、ZrO2占 72. 3%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0012] 一种WC-ZrO2纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用化学气象沉积法制得 WC和ZrO 2的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末，之后采用等 离子喷涂工艺在12CrNi3A渗碳模具钢基体上制备WC-ZrO 2纳米涂层。
[0013] 所述WC-ZrO2纳米涂层的工件与20Cr圆钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0014] 所述WC-ZrO2纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr圆钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表2。
[0015] 实施例二：
[0016]一种WC-ZrO2纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占32. 4%、ZrO2占 66. 15%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0017] 一种WC-ZrO2纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0018] 所述WC-ZrO2纳米涂层的工件与20Cr圆钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0019] 所述WC-ZrO2纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr圆钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表2。
[0020] 实施例三：
[0021] 一种WC-ZrO2纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占35. 32%、ZrO2占 63. 23%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0022] -种WC-ZrO2纳米涂层的制备方法，同实施例一。
[0023] 所述WC-ZrO2纳米涂层的工件与20Cr圆钢基体的性能对比实验结果见表1。
[0024] 所述WC-Zr02纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr圆钢基体的摩擦 磨损性能实验结果对比见表2。
[0025] 所述纳米涂层可采用等离子喷涂工艺在12CrNi3A渗碳模具钢基体上制备 WC-Zr02纳米涂层。
[0026] 测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能，并利用XRD对喷 涂粉末济涂层进行了相结构分析，用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表 面形貌进行了观察，主要实验结果及结论如下：
[0027] 表lWC_Zr02纳米涂层的工件与20Cr圆钢基体的性能对比实验结果：
[0028]
【权利要求】
1. 一种WC-Zr02m米涂层，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为WC占 26.25%-35.32%、21〇2占63.23%-72.3%、微量元素占1.45%，所述微量元素包括附、0、 Si、B、Mo。
2. -种WC-Zr02纳米涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先采用化学气象沉 积法制得WC和Zr02的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末， 之后采用等离子喷涂工艺在渗碳模具钢基体上制备WC-Zr02纳米涂层。
【文档编号】C23C4/10GK104357790SQ201410606090
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】程敬卿, 薛卫昌 申请人:安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司