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(shuō)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(guò)程，在這些過(guò)程中，細(xì)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(guò)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(guò)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(diǎn)：1.表面工程和多種復(fù)合材料的結(jié)合在材料設(shè) 計(jì)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)；2.可方便地調(diào)整材料的化學(xué)成分；3.能夠動(dòng)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(jì)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(dòng)。
[0004] 然而，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，使得熱噴涂 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(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(shì)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(wèn)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(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)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(jī)的葉片、葉輪、導(dǎo)管、噴氣發(fā)動(dòng) 機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈的部件和化工設(shè)備中各種高負(fù)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(qiáng)，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(hù)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(dá)HRC50,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)8. 743g/cm3,噴涂厚度可達(dá)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(jìn)步。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)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(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] 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(hù)法混合1111、41、(：11、211制得納米 粉末。
[0025] 實(shí)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(shí)施例一。
[0029] 實(shí)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(shí)施例一。
[0033] 實(shí)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(shí)施例一。
[0037] 參照?qǐng)D1，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(wú)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(jiàn)表1 :
[0038] 表1 Co-ZrO2-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. 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(hù)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?jǐn)?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(hù)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(dá)到HRC50，具有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)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(kāi)號(hào)】CN104862637
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510233701
【發(fā)明人】程敬卿
【申請(qǐng)人】蕪湖鼎瀚再制造技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月9日