一种高结合强度Ni-Cr-B-Si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，具体说是一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的材料，以一 种高结合强度熔化或半熔化状态，沉积到一种高结合强度经过制备的基体表面，形成某种 喷涂沉积层。材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提 供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗 粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经 过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种高结合强度层状的涂层。该涂层因 材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。
[0003] 热喷涂一般分为火焰喷涂、氧乙火焰粉末喷涂、氧乙炔火焰线材喷涂、氧乙炔火焰 喷焊、超音速火焰喷涂（HV0F)、电弧喷涂、等离子喷涂、大气等离子喷涂、低压等离子喷涂。
[0004] 等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧项比较，其弧 柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。
[0005] 然而，虽然热喷涂技术发展迅速，热喷涂的发展却受喷涂材料的制约，传统的喷涂 技术使用的材料结合强度差、气孔率高、耐磨性差，越来越体现出难以满足多样化工作环境 的要求。采用新工艺、新方法、新配方制得具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性，微观组织结 构均匀，综合力学性能优良的材料成为人们迫切的需求。
【发明内容】
[0006] 为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料及其制备方法。
[0007] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0008] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占43-61份、Cr占18-26份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0. 28-0. 79份。
[0009] 将Ni混入纳米涂层中可以提高机械强度。Ni与Fe的合金用来制造机器承受较大 压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。
[0010] Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。
[0011]B是微量合金元素，B与铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料。
[0012] WC为黑色六方晶系结晶，呈灰色，为带有金属光泽的粉末。WC质硬、弹性率也大， 可提高纳米涂层硬度。
[0013] 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
[0014] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] (1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；
[0016] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合11〇、51、41、6〇制得纳米 粉末。
[0017] 本发明的有益效果是：本发明形貌有片状或条状，但分布均匀、颗粒完整具有较 好的组织结构和较好的宏观性能。本发明涂层的硬度达到HRC43,具有一定的硬度和抗磨 损性能，本发明的涂层结合强度、抓附力较高，密度可达7. 543g/cm3,喷涂厚度可达5毫 米，致密度良好为0. 69,适用于等离子喷涂，可用喷涂钢材有：20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi、 4Cr5W2VSi、8Cr3 等。
【附图说明】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0019] 图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。
【具体实施方式】
[0020] 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。
[0021] 实施例一：
[0022] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占43份、Cr 占18份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0.28份。
[0023] 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
[0024] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025] (1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；
[0026] (2)将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合W、Mo、Si、Al、Go制得纳米 粉末。
[0027] 实施例二：
[0028] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占47份、Cr 占20份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0.47份。
[0029] 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
[0030] 一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，同实施例一。
[0031] 实施例三：
[0032] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占55份、Cr 占23份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0.65份。
[0033] 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
[0034] 一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，同实施例一。
[0035] 实施例四：
[0036] 一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占61份、Cr 占26份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0.79份。
[0037] 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
[0038] -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，同实施例一。
[0039] 结合图1，采用等离子喷涂技术在以20Cr钢为基体的棍类工件上制得Ni-Cr-B-Si 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:
[0040] 表1Ni-Cr-B-Si纳米涂层与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
【主权项】
1. 一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Ni 占43-61份、Cr占18-26份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0. 28-0. 79份； 所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go。
2. -种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 先米用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si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W、Mo、Si、Al、Go制得纳米粉 末。
【专利摘要】本发明涉及一种高结合强度Ni-Cr-B-Si材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Ni占43-61份、Cr占18-26份、B占16份、Si占16份、WC占1份、微量元素占0.28-0.79份，所述微量元素为W、Mo、Si、Al、Go，其制备方法为：采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合W、Mo、Si、Al、Go制得纳米粉末。本发明形貌有片状或条状，但分布均匀、颗粒完整具有较好的组织结构和较好的宏观性能。本发明涂层的硬度达到HRC43，具有一定的硬度和抗磨损性能。
【IPC分类】B22F1-00, C23C4-06, B82Y30-00
【公开号】CN104846313
【申请号】CN201510235801
【发明人】程敬卿
【申请人】安徽再制造工程设计中心有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月9日