納米涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種WC-HfO2納米涂層及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占19.31％-37.47％、HfO2占61.26％-79.42％、微量元素占1.27％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo，其制備方法為：先采用干式粉碎法制得WC和HfO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等離子噴涂工藝在9Cr18模具鋼基體上制備WC-HfO2納米涂層。本發(fā)明HfO2含量較高，所以涂層結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高，優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，解決了現(xiàn)有涂層耐磨性較差、耐腐蝕性較低的問題，改善了材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)。
【專利說明】-種WC-HfO2納米涂層及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱噴涂【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種WC-HfO2納米涂層及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 等離子噴涂技術(shù)是繼火焰噴涂之后大力發(fā)展起來的一種新型多用途的精密噴涂 方法，它具有：1、超高溫特性，便于進(jìn)行高熔點(diǎn)材料的噴涂；2、噴射粒子的速度高，涂層致 密，粘結(jié)強(qiáng)度高；3、由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化。
[0003] 隨著等離子噴涂技術(shù)的普及，越來越多的工件開始使用等離子噴涂修復(fù)技術(shù)"起 死回生"，然而工件的材質(zhì)種類不同、使用條件不同，修復(fù)時(shí)所采用的噴涂方式和噴涂材料 也各不相同。
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有涂層普遍存在耐磨性較差、耐腐蝕性較低的問題，人們需要一種能配合 再制造技術(shù)，用于改善材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)，提高涂層硬度的新型材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種WC-HfO2納米涂層及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種WC-HfO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占19. 31% -37. 47%、 HfO2占61. 26% -79. 42%、微量元素占1. 27%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo, WC是 僅次于金剛石的第二硬材料，具有良好的物理、化學(xué)性能，彈性模量與金剛石接近，熱穩(wěn)定 性比金剛石商，HfO 2可提商提商材料的強(qiáng)度和初性近50%，所添加的一些稀土兀素可提商 涂層的結(jié)合度、抓附力。
[0008] -種WC-HfO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用活性劑保護(hù)法制得WC 和HfO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等離 子噴涂工藝在9Cr 18模具鋼基體上制備WC-HfO2納米涂層。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的!1?)2含量較高，所以涂層結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較 高，優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，解決了現(xiàn)有涂層耐磨性較差、耐腐蝕性較低的 問題，改善了材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)，使涂層硬度提高了 50%，彈性模量提高了 8. 5% -14. 4%，從而整體提高了材料表面的耐磨性能，同時(shí)也對(duì)提高改善性的綜合力學(xué)性 能有顯著的作用，適用于等離子噴涂，可用噴涂鋼材有：2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、 8Cr3 等。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段和創(chuàng)作特征易于明白了解，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡 述。
[0011] 實(shí)施例一：
[0012] 一種WC-HfO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占19. 31%、HfO2占 79. 42%、微量元素占 I. 27%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0013] 一種WC-HfO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用活性劑保護(hù)法制得WC 和HfO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等離 子噴涂工藝在9Cr 18模具鋼基體上制備WC-HfO2納米涂層。
[0014] 所述WC-HfO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0015] 所述WC-HfO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0016] 實(shí)施例二：
[0017] 一種WC-HfO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占37. 47%、HfO2占 61. 26%、微量元素占1. 27%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0018] 一種WC-HfO2納米涂層的制備方法，同實(shí)施例一。
[0019] 所述WC-HfO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0020] 所述WC-HfO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0021] 實(shí)施例三：
[0022] -種WC-HfO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占28. 53%、HfO2占 70. 2%、微量元素占1. 27%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0023] -種WC-HfO2納米涂層的制備方法，同實(shí)施例一。
[0024] 所述WC-HfO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0025] 所述WC-HfO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0026] 所述納米涂層可采用等離子噴涂工藝在9Crl8模具鋼基體上制備WC-Hf02納米涂 層。
[0027] 測(cè)試了涂層的結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、氣孔率以及抗磨粒磨損性能，并利用XRD對(duì)噴 涂粉末濟(jì)涂層進(jìn)行了相結(jié)構(gòu)分析，用掃描電子顯微鏡對(duì)噴涂粉末、磨粒磨損前后的涂層表 面形貌進(jìn)行了觀察，主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論如下：
[0028] 表I WC_Hf02納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

【權(quán)利要求】
1. 一種WC-Hf02m米涂層，其特征在于：其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為WC占 19. 31% -37. 47%、Hf02占61. 26% -79. 42%、微量元素占1. 27%，所述微量元素包括Ni、 Cr、Si、B、Mo。
2. -種WC-Hf02納米涂層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：先采用活性劑保護(hù) 法制得WC和Hf02的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之 后采用等離子噴涂工藝在模具鋼基體上制備WC-Hf02納米涂層。
【文檔編號(hào)】C23C4/06GK104388876SQ201410603926
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】程敬卿 申請(qǐng)人:安徽鼎恒再制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司