納米涂層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱噴涂是一種高硬度表面強(qiáng)化技術(shù)，是表面工程技術(shù)的重要組成部分，一直是我 國重點(diǎn)推廣的新技術(shù)項(xiàng)目。它是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉 末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣 以一定速度噴射到預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種高硬 度技術(shù)。
[0003] 等離子噴涂是熱噴涂中的一種高硬度，等離子噴涂是利用等離子弧進(jìn)行的，離子 弧是壓縮電弧，與自由電弧項(xiàng)比較，其弧柱細(xì)，電流密度大，氣體電離度高，因此具有溫度 高，能量集中，弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
[0004] 等離子噴涂是近年來發(fā)展最為迅速的熱噴涂方式之一，然而等離子噴涂所采用的 傳統(tǒng)噴涂材料耐腐性不足，硬度和耐磨性都在許多如高溫、高濕、高鹽和沖擊頻繁的特殊工 作環(huán)境中表現(xiàn)出不足，越來越難以滿足人們在特殊領(lǐng)域的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決傳統(tǒng)涂層耐磨性較差，硬度較低等問題，本發(fā)明提供一種高硬度Fe-HfO2 納米涂層材料及其制備方法。
[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] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占17-31份、 HfO2A 67-88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35-0. 73份。
[0008] 1102作為添加劑加入，能提高材料的硬度和結(jié)合強(qiáng)度。
[0009] !1?)2是一種高硬度具有寬帶隙和高介電常數(shù)的陶瓷材料，耐火性強(qiáng)，可提高涂層 耐高溫性。
[0010] 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
[0011] Mo的純金屬是銀白色，非常堅(jiān)硬。把少量Mo加到Fe之中，可顯著提高納米涂層的 硬度。
[0012] Co是具有光澤的鋼灰色金屬，比較硬而脆，在常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中 也很穩(wěn)定。
[0013] Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。
[0014] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0015] (1)采用氣霧化法制得Fe-HfO2的納米球；
[0016] (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合M〇、Cr、Cu、C 〇制得納米粉 末。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制成的Fe-HfO2納米涂層的硬度可達(dá)HRC43,具有一 定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高，密度可達(dá)6. 83g/cm3，噴涂厚度可達(dá)4毫 米，致密度良好為0. 59,本發(fā)明綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好與傳統(tǒng)合金 材料相比有著很大的進(jìn)步，在相同的條件下，F(xiàn)e-HfO 2納米涂層的結(jié)合強(qiáng)度是普通涂層的 1. 7倍左右。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 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。
[0019] 實(shí)施例一：
[0020] 一種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占17份、 HfO2A 67份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35份。
[0021] 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
[0022] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)采用氣霧化法制得Fe-HfO2的納米球；
[0024] (2)將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合M〇、Cr、Cu、C 〇制得納米粉 末。
[0025] 實(shí)施例二：
[0026] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占23份、 HfO2A 73份、TiO 2占1份、微量元素占0. 45份。
[0027] 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
[0028] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實(shí)施例一。
[0029] 實(shí)施例三：
[0030] 一種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占27份、 HfO2A 75份、TiO 2占1份、微量元素占0. 62份。
[0031] 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
[0032] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實(shí)施例一。
[0033] 實(shí)施例四：
[0034] 一種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占31份、 HfO2A 88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 73份。
[0035] 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
[0036] -種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實(shí)施例一。
[0037] 采用等離子噴涂技術(shù)在以20C〇鋼為基體的棍類工件上制得Fe-Hf02m米涂層，帶 有所述涂層的基體與無所述涂層的基體的結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、氣孔率以及抗磨粒磨損性 能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1 :
[0038] 表1 Fe-HfO2納米涂層與20C〇鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
[0039]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高硬度Fe-HfO 2納米涂層材料，其特征在于：其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe 占17-31份、HfO2占67-88份、TiO 2占1份、微量元素占0. 35-0. 73份； 所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co。
2. -種高硬度Fe-HfO 2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Fe-HfO2的納米球； (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合Mo、Cr、Cu、Co制得納米粉末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高硬度Fe-HfO2納米涂層材料及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Fe占17-31份、HfO2占67-88份、TiO2占1份、微量元素占0.35-0.73份，所述微量元素為Mo、Cr、Cu、Co，其制備方法為：采用氣霧化法制得Fe-HfO2的納米球；然后將制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合Mo、Cr、Cu、Co制得納米粉末。本發(fā)明制成的Fe-HfO2納米涂層的硬度可達(dá)到HRC43，具有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高，綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好與傳統(tǒng)合金材料相比有著很大的進(jìn)步。
【IPC分類】B82Y40-00, B82Y30-00, C23C4-06, B22F9-08, C22C29-12, B22F1-00
【公開號(hào)】CN104878338
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510232987
【發(fā)明人】程敬卿
【申請(qǐng)人】安徽再制造工程設(shè)計(jì)中心有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月9日