-SiC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Co3O4-SiC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(xì)微而分散的金屬或非金屬的涂層材料， 以一種熔化或半熔化狀態(tài)，沉積到一種經(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一種技術(shù)。通常利用由燃料氣或電弧等提供 能量。
[0003] 熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用主要受限于熱噴涂材料和工藝設(shè)備的發(fā)展，隨著熱噴涂技術(shù)的 完善和發(fā)展，熱噴涂所用材料性能的不足越來越成為制約熱噴涂技術(shù)發(fā)展的瓶頸，傳統(tǒng)的 噴涂技術(shù)使用的材料結(jié)合強(qiáng)度差、氣孔率高、耐磨性差。新型熱噴涂材料需要彌補(bǔ)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)良的材料成為人們迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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Co3O4-SiC納米 涂層材料及其制備方法。
[0005] 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)：
[0006] -種Co3O4-SiC納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co 3O4占 21-38份、 SiC占 45-76份、TiO2占 1份、微量元素占 0. 21-0. 82份，所述TiO 2作為添加劑加入，能提高 材料的力學(xué)性能。
[0007] 所述微量元素為w、Ti、Al、Cu、Zn，鈦金屬堅韌、耐酸性好，能有效提高納米涂層的 硬度、耐磨性和耐腐蝕性。W的硬度高，能顯著提高納米涂層的耐磨性。
[0008] 一種Co3O4-SiC納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0009] (1)采用氣霧化法制得Co3O4-SiC的納米球；
[0010] (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合1、11、41、(：11、211制得納米 粉末。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的形貌為球狀顆粒，分布均勻、顆粒完整，具有較好 的組織結(jié)構(gòu)和較好的宏觀性能。本發(fā)明制成的Co3O4-SiC納米涂層的硬度可達(dá)HRC54,具 有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高，另外，本發(fā)明還具有較高的硬度和抗 磨損性能，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，可用在一些特殊 的合金材料上。本發(fā)明密度可達(dá)8. 943g/cm3,噴涂厚度可達(dá)3毫米，致密度良好為0.63， 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，Co3O4-SiC納米涂層的結(jié)合強(qiáng)度是普通涂層的40倍左右，可見超音速制備的 Co3O4-SiC納米涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013] 圖1是本發(fā)明在掃描電子顯微鏡下的組織結(jié)構(gòu)及晶體形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 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，下面對本發(fā)明進(jìn)一步闡 述。
[0015] 實(shí)施例一
[0016] -種Co3O4-SiC納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co 3O4占21份、SiC 占45份、TiO2占1份、微量元素占0. 21份。
[0017] 所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn。
[0018] -種Co3O4-SiC納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：
[0019] (1)采用氣霧化法制得Co3O4-SiC的納米球；
[0020] (2)將步驟（1)中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合1、11、41、(：11、211制得納米 粉末。
[0021] 實(shí)施例二
[0022] 一種Co3O4-SiC納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co 3O4占28份、SiC 占55份、TiO2占1份、微量元素占0. 48份。
[0023] 所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn。
[0024] -種Co3O4-SiC納米涂層材料的制備方法，與實(shí)施例一相同。
[0025] 實(shí)施例三
[0026] 一種Co3O4-SiC納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co 3O4占35份、SiC 占60份、TiO2占1份、微量元素占0. 68份。
[0027] 所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn。
[0028] -種Co3O4-SiC納米涂層材料的制備方法，與實(shí)施例一相同。
[0029] 實(shí)施例四
[0030] 一種Co3O4-SiC納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Co 3O4占38份、SiC 占76份、TiO2占1份、微量元素占0. 82份。
[0031] 所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn。
[0032] 一種Co3O4-SiC納米涂層材料的制備方法，與實(shí)施例一相同。
[0033] 結(jié)合圖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Co3O 4-SiC納 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 粒磨損性能對比實(shí)驗結(jié)果見表1 :
[0034] 表1 Co3O4-SiC納米涂層與20C〇鋼基體的性能對比實(shí)驗結(jié)果：
[0035]
[0036] 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Co3O4-SiC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(shí)驗結(jié)果見表2 :
[0037] 表2 Co3O4-SiC納米涂層與20C〇鋼基體的磨損量對比實(shí)驗結(jié)果：
[0038]
[0039] 由表1和表2可見，Co3O4-SiC納米涂層的綜合性能優(yōu)異，耐磨性好。
[0040] 本發(fā)明適用于超音速噴涂，可用噴涂鋼材有：Crl2MoV、Crl2、SKD61、4Cr5MoSiVl、 4Cr5W2VSi、8Cr3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。
[0041] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效 物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種Co304-SiC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Co3O4占 21-38份、SiC占45-76份、TiO2占1份、微量元素占0? 21-0. 82份； 所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn。2. -種Co304-SiC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Co3O4-SiC的納米球； (2) 將步驟⑴中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合W、Ti、Al、Cu、Zn制得納米粉 末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Co3O4-SiC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Co3O4占50-66份、SiC占28-44份、TiO2占1份、微量元素占0.11-0.69份，所述微量元素為W、Ti、Al、Cu、Zn，其制備方法為：采用氣霧化法制得Co3O4-SiC的納米球；然后將制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合W、Ti、Al、Cu、Zn制得納米粉末。本發(fā)明的形貌為球狀顆粒，分布均勻、顆粒完整，具有較好的組織結(jié)構(gòu)和較好的宏觀性能。本發(fā)明制成的Co3O4-SiC納米涂層的硬度可達(dá)到HRC54，具有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高。
【IPC分類】C23C4/10
【公開號】CN104928612
【申請?zhí)枴緾N201510236163
【發(fā)明人】程敬卿
【申請人】蕪湖鼎恒材料技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月9日