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Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱噴涂是指一系列過程，在這些過程中，細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料， 以熔化或半熔化狀態(tài)，沉積到經(jīng)過制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層。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)，然后借助焰流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技術(shù)。熱噴涂利用由燃料氣或電弧等提供的能量。
[0003] 熱噴涂主要有以下幾方面的特點：1.表面工程和多種復(fù)合材料的結(jié)合在材料設(shè) 計中具有明顯的優(yōu)勢；2.可方便地調(diào)整材料的化學(xué)成分；3.能夠動態(tài)形成具有特殊結(jié)構(gòu)性 能的復(fù)合材料；4.多種材料和多種技術(shù)的復(fù)合可獲得優(yōu)異的性能。因此熱噴涂材料的研宄 是21世紀熱噴涂發(fā)展的決定性因素，也是熱噴涂技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動。
[0004] 然而，傳統(tǒng)的噴涂技術(shù)使用的材料結(jié)合強度差、氣孔率高、耐磨性差，使得熱噴涂 技術(shù)的優(yōu)點難以凸顯，熱噴涂技術(shù)難以普及。新型熱噴涂材料需要彌補這些缺陷，采用新 工藝、新方法、新配方制得具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性，微觀組織結(jié)構(gòu)均勻，綜合力 學(xué)性能優(yōu)良的材料是熱噴涂技術(shù)發(fā)展的迫切的需求，是產(chǎn)品循環(huán)利用和環(huán)保節(jié)能的趨勢要 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Co-ZrO2-HfO 2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)方案來實現(xiàn)：
[0007] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co占15-28份、ZrO 2 占35-64份、HfO2占25-44份、TiO 2占1份、微量元素占0. 11-0. 68份，所述TiO 2作為添加 劑加入，能提高材料的力學(xué)性能。
[0008] Co的物理、化學(xué)性質(zhì)決定了它是生產(chǎn)耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和 各種鈷鹽的重要原料。鈷基合金或含鈷合金鋼用作燃汽輪機的葉片、葉輪、導(dǎo)管、噴氣發(fā)動 機、火箭發(fā)動機、導(dǎo)彈的部件和化工設(shè)備中各種高負荷的耐熱部件以及原子能工業(yè)的重要 金屬材料。Co作為粉末冶金中的粘結(jié)劑能保證硬質(zhì)合金有一定的韌性。
[0009] 度次于金剛石，能有效提高涂層的硬度和耐磨性。
[0010] HfO2是具有寬帶隙和高介電常數(shù)的陶瓷材料，耐火性強，可提高涂層耐高溫性。
[0011] 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑，在涂層中能有效 提高涂層的硬度耐磨性。
[0012] Co-ZrO2-HfO2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Co-ZrO2-HfO2的納米球；
[0014] (2)將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護法混合1111、41、(：11、211制得納米 粉末。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制成的Co-ZrO2-HfO2納米涂層的硬度可達HRC50,具 有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強度、抓附力較高，密度可達8. 743g/cm3,噴涂厚度可達3 毫米，致密度良好為0. 76,本發(fā)明可適用于耐高溫的工件表面，并具有一定的鐵磁性和絕緣 性能，也可用在一些特殊的合金材料上，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步。
【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0017] 圖1是本發(fā)明的納米組織結(jié)構(gòu)晶粒分析圖。
【具體實施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段和創(chuàng)作特征易于明白了解，下面對本發(fā)明進一步闡 述。
[0019] 實施例一：
[0020] C0-ZrO2-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co占15份、ZrO 2占35 份、HfO2A 44份、TiO 2占1份、微量元素占0. 11份。
[0021] 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。
[0022] Co-ZrO2-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Co-ZrO2-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法混合1111、41、(：11、211制得納米 粉末。
[0025] 實施例二：
[0026] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co占18份、ZrO 2占42 份、HfO2占32份、TiO 2占1份、微量元素占0. 23份。
[0027] 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。
[0028] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0029] 實施例三：
[0030] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co占25份、ZrO 2占54 份、HfO2占38份、Ti0 2占1份、微量元素占0. 51。
[0031] 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。
[0032] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0033] 實施例四：
[0034] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co占28份、ZrO 2占64 份、HfO2占44份、TiO 2占1份、微量元素占0. 68。
[0035] 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。
[0036] Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料的制備方法，同實施例一。
[0037] 參照圖1，采用超音速噴涂技術(shù)在以20C〇鋼為基體的棍類工件上制得 C〇-Zr02-HfO2m米涂層，帶有所述涂層的基體與無所述涂層的基體的結(jié)合強度、顯微硬度、 氣孔率以及抗磨粒磨損性能對比實驗結(jié)果見表1 :
[0038] 表1 Co-ZrO2-HfO2納米涂層與20C〇鋼基體的性能對比實驗結(jié)果：
[0039]
【主權(quán)項】
1. Co-ZrO2-HfO2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Co占15-28 份、ZrO 2占35-64份、HfO 2占25-44份、TiO 2占1份、微量元素占0. 11-0. 68份； 所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn。 2. Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 采用氣霧化法制得Co-ZrO2-HfO2的納米球； (2) 將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護法混合W、Mn、Al、Cu、Zn制得納米粉 末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及Co-ZrO2-HfO2納米涂層材料及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為Co占15-28份、ZrO2占35-64份、HfO2占25-44份、TiO2占1份、微量元素占0.11-0.68份，所述微量元素為W、Mn、Al、Cu、Zn，其制備方法為：采用氣霧化法制得Co-ZrO2-HfO2的納米球；然后將制得的納米球采用活性劑保護法混合W、Mn、Al、Cu、Zn制得納米粉末。本發(fā)明制成的Co-ZrO2-HfO2納米涂層的硬度可達到HRC50，具有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強度、抓附力較高，適用于耐高溫的工件表面，并具有一定的鐵磁性和絕緣性能。
【IPC分類】C22C29-12, B22F9-08, C22C32-00, C23C4-06, B82Y40-00
【公開號】CN104862637
【申請?zhí)枴緾N201510233701
【發(fā)明人】程敬卿
【申請人】蕪湖鼎瀚再制造技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月9日