本發(fā)明涉及材料技術領域，尤其涉及一種SiC-Cr2O3復合耐磨涂層的制備方法。
背景技術：
磨損是金屬零件失效的三種主要原因(磨損、腐蝕和疲勞)之一。它所造成的經濟損失是十分巨大的，如美國1981年公布的數(shù)字，每年由于磨損而造成的損失高達1000億美元。其中材料消耗約為200億美元，相當于材料年產量的7％。由于材料耐磨性較差，我國大量基礎零件的損失壽命普遍大幅度低于國外先進產品的水平，因此直接及間接的經濟損失也是十分驚人的。
僅就冶金礦山、農機、煤炭、電力、和建材五個工業(yè)部門不完全的統(tǒng)計，每年僅由于磨料磨損而需要補充的備件就達100萬噸鋼材，相當于15～20億人民幣。又如機械工業(yè)每年所用的鋼材，約有一半是消耗在備件的生產上，而備件中的大部分是由于磨損壽命不高而失效的，如約40％的農機具備件是由于磨料磨損消耗的，約30％的鍋爐鋼管是由于腐蝕磨損失效的。
在冶金礦山生產中，機械的工況和使用環(huán)境十分惡劣，磨損失效是機械失效的主要原因。以液漿泵為例，它是用來抽取的洗礦后剩下的尾礦砂泥漿，泥漿中含有部分硬度較髙的精礦砂、沙礫以及較大的石塊，而且其中還含有硫等腐蝕性的物質，加之運送泥漿時需要較高的壓頭，因此泵中流體的速度很高。具有較大的沖擊力。這些工況條件決定了渣漿泵在使用時即要能承受多種形式的磨損，又要有很高的機械韌性和強度，因而對泵過流部件的材質提出了很高的要求。然而單一材料的性能很難滿足這種即要有很高的機械強度，又要有能耐磨、耐腐的要求。
熱噴涂工藝及復合材料的產生，為解決這個問題開辟了一片新的前景。例如，將耐磨陶瓷材料噴涂在耐沖擊的金屬材料上，將兩種材料取長補短，優(yōu)勢互補，可以滿足機械設備日益提高的機械負荷和對抗磨損性的苛刻要求。
熱噴涂復合耐磨涂層能否成功的關鍵在于耐磨性，然而噴涂材料與涂層的性質有很大的差異，所以，只能根據(jù)噴涂材料既有性質進行選材，至于耐磨涂層的耐磨性需要大量的性能試驗驗證。耐磨涂層質量除了與噴涂材料有關，還受到噴涂工藝與涂層結構的影響，這涉及涂層的結合強度和殘余熱應力，高結合強度與低殘余熱應力是熱噴涂工藝的最終目的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種復合耐磨涂層的制備方法，所述復合涂層能夠提高基體的耐磨性能。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
一種復合耐磨涂層的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末、SiC與水或乙醇按照體積比1:1-2混合，加入直徑4-7mm的ZrO2球磨介質，在球磨機中攪拌2-8小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，與球磨后的納米SiC-Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：1-5；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風溫度為200-300℃，出風溫度為80-120℃，轉速為3000-15000轉/分鐘，進料率為0.5-1升/分鐘，得到平均粒徑為30-60μm的粉末；
(5)將所述粉末在450-750℃下處理5-10分鐘，在1000-1200℃下處理15-30分鐘，得到SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末；
(6)將基材表面進行噴砂粗化并洗滌、干燥；
(7)采用等離子噴涂設備，對所述基材進行等離子噴涂所述SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末，在基體表面得到SiC-Cr2O3復合耐磨涂層。
本發(fā)明的所述等離子噴涂設備，是本領域的已知技術，其工藝條件的確定，可以根據(jù)本領域的現(xiàn)有技術，或者有限次試驗進行確定，本發(fā)明不再就其進行限定。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的基材為渣漿泵的葉輪或殼體。即：
一種渣漿泵的葉輪或殼體復合耐磨涂層的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末、SiC與水或乙醇按照體積比1:1-2混合，加入直徑4-7mm的ZrO2球磨介質，在球磨機中攪拌2-8小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，與球磨后的納米SiC-Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：1-5；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風溫度為200-300℃，出風溫度為80-120℃，轉速為3000-15000轉/分鐘，進料率為0.5-1升/分鐘，得到平均粒徑為30-60μm的粉末；
(5)將所述粉末在450-750℃下處理5-10分鐘，在1000-1200℃下處理15-30分鐘，得到SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末；
(6)將渣漿泵的葉輪或殼體表面進行噴砂粗化并洗滌、干燥；
(7)采用等離子噴涂設備，對所述渣漿泵的葉輪或殼體表面進行等離子噴涂所述SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末，在渣漿泵的葉輪或殼體表面得到SiC-Cr2O3復合耐磨涂層。
優(yōu)選的，所述SiC-Cr2O3復合耐磨涂層厚度為0.2-0.5mm。
優(yōu)選的，在所述SiC-Cr2O3復合耐磨涂層與基體表面之間等離子噴涂NiCrAl底層材料。所述NiCrAl底層材料是市售產品，本領域技術人員可以購買得到，或者自己加工制備得到。例如，按照1-3:1-3:1-3的原子比復配得到。
本發(fā)明采用SiC-Cr2O3聯(lián)用。SiC由于化學性能穩(wěn)定、導熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；同時其耐熱，耐熱震、體積小、重量輕而強度高，節(jié)能效果好。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，具有優(yōu)良的導熱性能。因此本發(fā)明將SiC與Cr2O3聯(lián)用，其不僅耐磨性能出色，同時具有極強的防腐蝕性能。
將本發(fā)明得到的SiC-Cr2O3復合耐磨涂層基體置于水沙混合物中，進行旋轉磨損試驗，經過24小時后，稱重，并與磨損前的重量進行比較，磨損損失率低于0.01％，說明本發(fā)明制備得到的復合涂層耐磨且與基體結合緊密牢固。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
實施例1
一種渣漿泵的葉輪或殼體SiC-Cr2O3復合耐磨涂層的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末、SiC與水或乙醇按照體積比1:1混合，加入直徑4mm的ZrO2球磨介質，在球磨機中攪拌2小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，與球磨后的納米SiC-Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：1；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風溫度為200℃，出風溫度為80℃，轉速為3000轉/分鐘，進料率為0.5升/分鐘，得到平均粒徑為30μm的粉末；
(5)將所述粉末在450℃下處理5分鐘，在1000℃下處理15分鐘，得到SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末；
(6)將渣漿泵的葉輪或殼體表面進行噴砂粗化并洗滌、干燥；
(7)采用等離子噴涂設備，對所述渣漿泵的葉輪或殼體表面進行等離子噴涂所述SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末，在渣漿泵的葉輪或殼體表面得到SiC-Cr2O3復合耐磨涂層。
實施例2
一種渣漿泵的葉輪或殼體SiC-Cr2O3復合耐磨涂層的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末、SiC與水或乙醇按照體積比1:2混合，加入直徑7mm的ZrO2球磨介質，在球磨機中攪拌8小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，與球磨后的納米SiC-Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：5；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風溫度為300℃，出風溫度為120℃，轉速為15000轉/分鐘，進料率為1升/分鐘，得到平均粒徑為60μm的粉末；
(5)將所述粉末在750℃下處理10分鐘，在1200℃下處理30分鐘，得到SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末；
(6)將渣漿泵的葉輪或殼體表面進行噴砂粗化并洗滌、干燥；
(7)采用等離子噴涂設備，對所述渣漿泵的葉輪或殼體表面進行等離子噴涂所述SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末，在渣漿泵的葉輪或殼體表面得到SiC-Cr2O3復合耐磨涂層。
實施例3
一種渣漿泵的葉輪或殼體SiC-Cr2O3復合耐磨涂層的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末、SiC與水或乙醇按照體積比1:1.5混合，加入直徑5mm的ZrO2球磨介質，在球磨機中攪拌5小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，與球磨后的納米SiC-Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：3；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風溫度為250℃，出風溫度為100℃，轉速為12000轉/分鐘，進料率為0.7升/分鐘，得到平均粒徑為50μm的粉末；
(5)將所述粉末在550℃下處理8分鐘，在1100℃下處理20分鐘，得到SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末；
(6)將渣漿泵的葉輪或殼體表面進行噴砂粗化并洗滌、干燥；
(7)采用等離子噴涂設備，對所述渣漿泵的葉輪或殼體表面進行等離子噴涂所述SiC-Cr2O3復合陶瓷粉末，在渣漿泵的葉輪或殼體表面得到SiC-Cr2O3復合耐磨涂層。
將實施例1-3得到的SiC-Cr2O3復合耐磨涂層基體置于水沙混合物中，進行旋轉磨損試驗，經過24小時后，稱重，并與磨損前的重量進行比較，磨損損失率低于0.01％，說明實施例1-3制備得到的復合涂層耐磨且與基體結合緊密牢固。