涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应 而遭受腐蚀。此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。大量的金属构件 因腐蚀和磨损而失效，造成极大的浪费和损失。据一些工业发达国家统计，每年钢材因腐蚀 和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10%，损失金额约占国民经济总产值的2% -4%。 如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统 计在内的话，其数值更加惊人。因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重 大课题。
[0003]热喷涂是高强度近几十年间迅速发展起来的表面强化和防护技术，在热喷涂过程 中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以高强度熔化或半熔化状态，沉积到高强度经 过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。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，然后借助焰流本 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 层的高强度技术。
[0004] 然而传统热喷涂材料不能满足人们的生产需求，尤其是在极端恶劣环境中的使用 要求，这就限制了热喷涂技术的发展。
【发明内容】
[0005]为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供高强度Fe-SiC-Ti02 涂层材料及其制备方法。
[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] 高强度Fe-SiC-TiOd#层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占66-75份、SiC 占5-14份、Ti02占16-24份、A1 203占1份、微量元素占0. 15-0. 84份。
[0008]SiC的硬度很大，莫氏硬度为9. 5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级），具有 优良的导热性能，是高强度半导体，高温时能抗氧化。
[0009] Ti02增加了涂层的硬度，提高了材料的结合强度。
[0010] 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
[0011]Si具有较高的熔点和密度，化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质反应。
[0012]Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo加到Fe之中，可提高纳米涂层硬度。
[0013] B和Si在2000°C以上反应生成硼化硅，硼化硅是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰 性的物质，常具有特殊的性质。
[0014]Co是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，在常温下不和水作用，在潮湿的空气中 也很稳定，提高纳米涂层耐腐性。
[0015] 高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016] (1)采用气雾化法制得Fe-SiC-Ti02的纳米球；
[0017] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Si、Mo、B、Co、Zn制得纳米 粉末。
[0018]本发明的有益效果是：本发明制成的Fe-Sic-Ti02纳米涂层的硬度可达HRC43， 具有一定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，密度可达6. 52g/cm3，喷涂厚度可 达5毫米，致密度可达0. 75。本发明适合多种钢材，如2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、 8Cr3等。本发明结合强度高，可堆积厚度大，具有一定的硬度和耐磨性，成本较低，应用范 围较广，可广泛应用与工业生产，与传统合金材料相比有着很大的进步。在相同的条件下， Fe-SiC-Ti02的结合强度是普通涂层的2. 6倍左右。
【具体实施方式】
[0019] 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。
[0020] 实施例一：
[0021] 高强度Fe-SiC-TiOj#层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占66份、SiC占 5份、1102占16份、A1 203占1份、微量元素占0. 15份。
[0022] 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
[0023] 高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024] (1)采用气雾化法制得Fe-SiC-Ti02的纳米球；
[0025] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Si、Mo、B、Co、Zn制得纳米 粉末。
[0026] 实施例二：
[0027] 高强度Fe-SiC-TiOj#层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占68份、SiC占 7份、1102占20份、A1 203占1份、微量元素占0? 46份。
[0028] 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
[0029] 高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0030] 实施例三：
[0031] 高强度Fe-SiC-TiOj#层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占70份、SiC占 12份、Ti02占23份、A1 203占1份、微量元素占0. 74份。
[0032] 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
[0033] 高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0034] 实施例四：
[0035] 高强度Fe-SiC-TiOj#层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占75份、SiC占 14份、Ti02占24份、A1 203占1份、微量元素占0? 84份。
[0036] 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
[0037] 高强度Fe-SiC-Ti02涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0038] 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Fe-SiC-Ti02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:
[0039] 表lFe-SiC-Ti02纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果：
[0040]
[0041]
【主权项】
1. 高强度Fe-SiC-TiO 2涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Fe占 66-75 份、SiC 占 5-14 份、TiO2 占 16-24 份、Al 203 占 1 份、微量元素占 0. 15-0. 84 份； 所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn。
2. 高强度Fe-SiC-TiO 2涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 先采用气雾化法制得Fe-SiC-TiO2的纳米球； (2) 将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合Si、Mo、B、Co、Zn制得纳米粉 末。
【专利摘要】本发明涉及高强度Fe-SiC-TiO2涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Fe占66-75份、SiC占5-14份、TiO2占16-24份、Al2O3占1份、微量元素占0.15-0.84份，所述微量元素为Si、Mo、B、Co、Zn，其制备方法为：采用气雾化法制得Fe-SiC-TiO2的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合Si、Mo、B、Co、Zn制得纳米粉末。本发明制成的Fe-SiC-TiO2纳米涂层的硬度可达HRC43，具有一定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，密度可达6.52g/cm3,喷涂厚度可达5毫米，致密度可达0.75，适合多种钢材。
【IPC分类】C22C38-14, B22F1-00, C23C4-06
【公开号】CN104831168
【申请号】CN201510233344
【发明人】程敬卿
【申请人】安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月9日