-Si纳米材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种MnO2-Al2O3-Si纳米材料及其制备方 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纳米材料， 以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种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一种技术。
[0003] 热喷涂技术主要应用在表面工程和多种复合材料的结合领域中，且具有明显的优 势，另外，热喷涂技术中的化学成分可方便地调整，有利于动态形成具有特殊结构性能的复 合材料以获得优异的性能。因此热喷涂材料的研宄是21世纪热喷涂发展的决定性因素，也 是热喷涂技术发展的驱动。
[0004] 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。人们需要不断改进 化学成分，不断提高热喷涂材料的使用性能，满足人们对工程设备性能的要求。
【发明内容】
[0005] 为了解决传统涂层硬度较低等问题，本发明提供一种MnO2-Al2O 3-Si纳米材料及其 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] MnO2-Al2O3-Si纳米材料，其组分及各组分的质量份数为MnO 2占30-35份、Al 203占 45-50份、Si占15-25份、Cr占1份、微量元素占0. 15-0. 66份。所述微量元素为C、Mo、Co、 Fe〇
[0008] 所述Cr作为添加剂加入，能提高材料硬度。
[0009] Al2O3也称刚玉，主要有 3 种晶型，即 γ-Al 203、β -A1203、α _A1203。在 1300°C 以上 的高温时几乎完全转化为α-Α1203。α-Α120 3形属于六方最密堆积，恪点，硬度高，不溶于酸 碱耐腐蚀，绝缘性好，能有效增强涂层耐磨性、硬度以及耐腐蚀性。
[0010] 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，能增 加材料硬度以及材料韧性，加强纳米材料制成的涂层的结合强度。
[0011] Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo加到纳米材料所制成的纳米涂层之 中，可提高纳米涂层硬度。
[0012] -种MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (1)采用气雾化法制得MnO2-Al2O3-Si的纳米球，然后加入Cr ;
[0014] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Co、Fe制得纳米粉 末。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明制成的纳米材料形貌为团状，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。
[0016] 经过不同配比实验，本发明制成的涂层硬度达到HRC67,硬度极高，并且抗磨损性 能优越，适用于耐高温的工件表面改质喷涂，并且其涂层结合强度、抓附力较高，喷涂厚度 可达3. 8毫米，致密度良好。
[0017] 本发明所得纳米材料优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好与传统合金材料相比 有着较大的进步。这表明制备的MnO2-Al 2O3-Si涂层具有优异的抗磨耐磨损性能，可广泛应 用于工业生产和航空航天领域。
【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] MnO2-Al2O3-Si纳米材料，其组分及各组分的质量份数为此0 2占 30份、Al 203占 45 份、Si占 16份、Cr占 1份、微量元素占 0. 15份。
[0023] 所述微量元素为C、Mo、Co、Fe。
[0024] MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025] (1)采用气雾化法制得MnO2-Al2O3-Si的纳米球，然后加入Cr ;
[0026] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Co、Fe制得纳米粉 末。
[0027] 实施例二
[0028] MnO2-Al2O3-Si纳米材料，其组分及各组分的质量份数为此0 2占 32份、Al 203占 47 份、Si占 15份、Cr占 1份、微量元素占 0. 36份。
[0029] 所述微量元素为C、Mo、Co、Fe。
[0030] MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，同实施例一。
[0031] 实施例三
[0032] MnO2-Al2O3-Si纳米材料，其组分及各组分的质量份数为此0 2占 35份、Al 203占 48 份、Si占 25份、Cr占 1份、微量元素占 0. 50份。
[0033] 所述微量元素为C、Mo、Co、Fe。
[0034] 一种MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，同实施例一。
[0035] 实施例四
[0036] MnO2-Al2O3-Si纳米材料，其组分及各组分的质量份数为此0 2占 35份、Al 203占 50 份、Si占 24份、Cr占 1份、微量元素占 0. 66份。
[0037] 所述微量元素为C、Mo、Co、Fe。
[0038] 一种MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，同实施例一。
[0039] 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MnO2-Al2O3-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1 MnO2-Al2O3-Si纳米涂层与20C〇钢基体的性能对比实验结果：
[0041]
[0042]
[0043] 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MnO2-Al2O3-Si涂层， 带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的磨损量对比实验结果见表2 :
[0044] 表2 MnO2-Al2O3-Si纳米涂层与20C〇钢基体的磨损量对比实验结果：
[0045]
[0046] 由表1和表2可见，MnO2-Al2O3-Si纳米材料制成的涂层综合性能优异，耐磨性好。
[0047] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效 物界定。
【主权项】
LMnO2-Al2O3-Si纳米材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为此0 2占30-35 份、Al2O3占45-50份、Si占15-25份、Cr占1份、微量元素占0. 15-0. 66份； 所述微量元素为C、Mo、Co、Fe。 2. MnO2-Al2O3-Si纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 先米用气雾化法制得MnO2-Al2O3-Si的纳米球，然后加入Cr ; (2) 将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Co、Fe制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及MnO2-Al2O3-Si纳米材料及其制备方法，其组分及各组分的质量份数为MnO2占30-35份、Al2O3占45-50份、Si占15-25份、Cr占1份、微量元素占0.15-0.66份，所述微量元素为C、Mo、Co、Fe；其制备方法包括以下步骤：(1)先采用气雾化法制得MnO2-Al2O3-Si的纳米球，然后加入Cr；(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Co、Fe制得纳米粉末。经过不同配比实验，本发明制成的涂层硬度达到HRC67，硬度极高，并且抗磨损性能优越，适用于耐高温的工件表面改质喷涂。
【IPC分类】C22C29/12, B22F9/08, B82Y40/00, C23C4/06
【公开号】CN104947026
【申请号】CN201510353205
【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9月30日
【申请日】2015年6月24日