-Si納米涂層材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及熱噴涂技術領域，具體說是高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 熱噴涂操作的程序較少，施工時間較短，效率高，比較經濟。隨著熱噴涂應用要求 的提高和領域的擴大，特別是噴涂技術本身的進步，如噴涂設備的日益高能和精良，性能逐 漸提高，熱噴涂技術近十年來獲得了飛速的發展，不但應用領域大為擴展，而且該技術已由 早期的制備一般的防護涂層發展到制備各種功能涂層；由單個工件的維修發展到大批的產 品制造；由單一的涂層制備發展到包括產品失效分析，表面預處理，涂層材料和設備的研 制，選擇，涂層系統設計和涂層后加工在內的噴涂系統工程；成為材料表面科學領域中一個 十分活躍的學科。并且在現代工業中逐漸形成像鑄，鍛，焊和熱處理那樣的獨立的材料加 工技術，成為工業部門節約貴重材料，節約能源，提高產品質量，延長產品使用壽命，降低成 本，提高工效的重要的工藝手段，在國民經濟的各個領域內得到越來越廣泛的應用。
[0003] 在熱噴涂領域，我們把特殊的工作表面叫"涂層"，把制造涂層的工作方法叫"熱噴 涂"，它是采用各種熱源進行噴涂和噴焊的總稱。
[0004] 然而，隨著技術的進步和人們研宄水平的提高，以及人們對納米技術認識的深入， 傳統噴涂材料已經不能滿足人們的使用要求，在各種惡劣條件下使用的特種工件和用于制 造特種工件的噴涂材料越來越受到人們的青睞。
【發明內容】
[0005] 為了解決傳統涂層耐磨性較差，硬度較低等問題，本發明提供高強度WC-ZrO2-Si 納米涂層材料及其制備方法。
[0006] 本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：
[0007] 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料，其組分及各組分的質量百分數為WC占 75. 04%、ZrO2A 11 %、Si 占 13%、微量元素占 0· 96%。
[0008] WC為黑色六方晶系結晶，呈灰色，為帶有金屬光澤的粉末，顯微硬度為17800MPa。 WC質硬、彈性率也大，可有效提高納米涂層硬度。
[0009] 度次于金剛石，能有效提高涂層的硬度和耐磨性。
[0010] Si恪點尚，能提尚納米涂層的耐尚溫性。
[0011] 所述微量元素包括Cr、Mn、B。Cr可以提高工件的耐腐性。
[0012] 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0013] (1)采用氣霧化法制得WC-ZrO2-Si的納米球；
[0014] (2)采用活性劑保護法混合Cr、Mn、B制得納米粉末。
[0015] 本發明的有益效果是：本發明優于傳統涂層材料，硬度高、耐磨性好，與傳統合金 材料相比有著很大的進步，在相同的條件下，WC-ZrO 2-Si納米涂層的抗磨損量是普通涂層 的11倍左右，這表明等離子制備的WC-ZrO2-Si納米涂層具有優異的抗磨粒磨損性能。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0017] 圖1是本發明在掃描電子顯微鏡下的組織結構及晶體形貌。
【具體實施方式】
[0018] 為了使本發明實現的技術手段和創作特征易于明白了解，下面對本發明進一步闡 述。
[0019] 實施例一：
[0020] 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料，其組分及各組分的質量百分數為WC占 75. 04%、ZrO2A 11 %、Si 占 13%、微量元素占 0· 96%。
[0021] 所述微量元素包括Cr、Mn和B。
[0022] 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)首先采用氣霧化法制得WC-ZrO2-Si的納米球；
[0024] (2)將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護法混合Cr、Mn、B制得納米粉末。
[0025] 參見圖1，采用等離子噴涂技術在以20Cr鋼為基體的棍類工件上制得WC-ZrO2-Si 涂層，帶有所述涂層的基體與無所述涂層的基體的結合強度、顯微硬度、氣孔率以及抗磨粒 磨損性能對比實驗結果見表1 :
[0026] 表1 WC-ZrO2-Si納米涂層與20Cr鋼基體的性能對比實驗結果：
[0027]
[0028] 采用等離子噴涂技術在以20Cr鋼為基體的棍類工件上制得WC-Zr02_Si涂層，帶 有所述涂層的基體與無所述涂層的基體的磨損量對比實驗結果見表2 :
[0029] 表2 WC-ZrO2-Si納米涂層與20Cr鋼基體的磨損量對比實驗結果：
[0030]
[0031] 由表1和表2可見，WC-ZrO2-Si納米涂層的綜合性能優異，耐磨性好。
[0032] 本發明結合強度、抓附力較高，硬度最高可到HRC60, WC-ZrO2-Si納米涂層密度可 達8. 13g/cm3左右，噴涂厚度可達4毫米，致密度良好為0. 82,適用于等離子噴涂，可用噴涂 鋼材有：2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、8Cr3等等，還可噴涂一些對硬度要求比較高的工 件或工具鋼表面處理，以提高工件表面硬度和耐磨性。
[0033] 以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明 的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化 和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等 效物界定。
【主權項】
1. 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料，其特征在于：其組分及各組分的質量百分數為WC 占 75. 04%、ZrO2A11%、Si占 13%、微量元素占 0? 96% ; 所述微量元素包括Cr、Mn、B。2. 高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： ⑴采用氣霧化法制得WC-ZrO2-Si的納米球； (2)采用活性劑保護法混合Cr、Mn、B制得納米粉末。
【專利摘要】本發明涉及高強度WC-ZrO2-Si納米涂層材料及其制備方法，其組分及各組分的質量百分數為WC占75.04％、ZrO2占11％、Si占13％、微量元素占0.96％，所述微量元素包括Cr、Mn、B，其制備方法為：采用氣霧化法制得WC-ZrO2-Si的納米球；然后將制得的納米球采用活性劑保護法混合Cr、Mn、B制得納米粉末。本發明的納米材料形貌均勻、顆粒完整，具有較好的組織結構和較好的宏觀性能，優于傳統涂層材料，硬度高、耐磨性好，與傳統合金材料相比有著很大的進步。
【IPC分類】C23C4/10
【公開號】CN104911529
【申請號】CN201510236277
【發明人】程敬卿
【申請人】蕪湖鼎恒材料技術有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月9日