一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬陶瓷涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)陶瓷涂層材料是受到廣泛關(guān)注的陶瓷材料，傳統(tǒng)的陶瓷材料具有較大的脆性，不利于陶瓷材料的進(jìn)一步加工，也導(dǎo)致陶瓷材料在諸多領(lǐng)域的性能略顯不足。金屬陶瓷涂層是一種既有金屬良好的強(qiáng)韌性，又有陶瓷的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合涂層。因此，金屬陶瓷涂層在航空、航天等許多領(lǐng)域中獲得重要的應(yīng)用，諸如承受高速、高溫燃?xì)鉀_刷等復(fù)雜、惡劣工況條件的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件，通過(guò)涂覆金屬陶瓷涂層可獲得有效防護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中制備的金屬陶瓷涂層在實(shí)際應(yīng)用中存在功能單一成本高、韌性小、強(qiáng)度低、適涂性差等諸多缺陷，限制了金屬陶瓷涂層的使用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，不利于企業(yè)節(jié)能綠色發(fā)展的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰14-20、鎳粉32-38、磷酸氫二銨8-10、硼粉14-18、氧化鋯12-15、五氧化二鈮15-19、二甲基硅油4-7、海泡石纖維3-5、亞磷酸二正丁酯3-6、蜂蜜7-9。
[0005]所述的一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰于670-785°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入磷酸氫二銨超聲波震蕩20-40分鐘，加入亞磷酸二正丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將五氧化二鈮加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的二甲基硅油拌勻，加入蜂蜜，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性五氧化二鈮；
(3)將改性五氧化二鈮、氧化鋯經(jīng)1530-1640°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入海泡石纖維研磨至200-300目；
(4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
[0006]本發(fā)明有以下有益效果:本發(fā)明選用金屬鎳為金屬基，采用氧化鋯、五氧化二鈮等難熔物作為陶瓷相制得的陶瓷涂層涂覆在基體金屬表面上，基體金屬中的合金元素會(huì)向界面處擴(kuò)散，與涂層中的N1等物質(zhì)發(fā)生:N1 + M — MO + Ni等界面反應(yīng)，還原沉淀的活性鎳原子與基體金屬M(fèi)形成Ni — M金屬鍵，從而提高了金屬陶瓷涂層與基體金屬的密著性，而稀土納米二氧化鈰由于活性高能加強(qiáng)其對(duì)吸附分子間的原子軌道交互作用，對(duì)這些反應(yīng)起到了促進(jìn)作用，能較快地建立密著，添加的硼粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，所制備的涂層硬度較高、耐磨損、脆性低等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0007]所述的一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰18、鎳粉36、磷酸氫二銨9、硼粉16、氧化鋯14、五氧化二鈮17、二甲基硅油5、海泡石纖維4、亞磷酸二正丁酯3、蜂蜜9。
[0008]制作方法包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰于670-785°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入磷酸氫二銨超聲波震蕩20-40分鐘，加入亞磷酸二正丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將五氧化二鈮加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的二甲基硅油拌勻，加入蜂蜜，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性五氧化二鈮；
(3)將改性五氧化二鈮、氧化鋯經(jīng)1530-1640°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入海泡石纖維研磨至200-300目；
(4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
[0009]使用本發(fā)明生產(chǎn)的金屬鎳陶瓷涂層的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下:
(O涂覆性能佳、附著性好，涂層與基體金屬之間的結(jié)合力強(qiáng)不易脫落；
(2)抗冷熱循環(huán)(室溫-900°C)能力良好；
(3)軟化起始溫度提高了17.7°C ;
(4)本發(fā)明的耐磨性提高了1.9倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰14-20、鎳粉32-38、磷酸氫二銨8_10、硼粉14-18、氧化鋯12-15、五氧化二鈮15-19、二甲基硅油4-7、海泡石纖維3-5、亞磷酸二正丁酯3_6、蜂蜜7_9。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層的制作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將納米二氧化鈰于670-785°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入磷酸氫二銨超聲波震蕩20-40分鐘，加入亞磷酸二正丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重； (2)將五氧化二鈮加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的二甲基硅油拌勻，加入蜂蜜，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性五氧化二鈮； (3)將改性五氧化二鈮、氧化鋯經(jīng)1530-1640°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入海泡石纖維研磨至200-300目； (4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種耐磨損脆性低的金屬鎳陶瓷涂層，選用金屬鎳為金屬基，采用氧化鋯、五氧化二鈮等難熔物作為陶瓷相制得的陶瓷涂層涂覆在基體金屬表面上，基體金屬中的合金元素會(huì)向界面處擴(kuò)散，與涂層中的NiO等物質(zhì)發(fā)生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反應(yīng)，還原沉淀的活性鎳原子與基體金屬M(fèi)形成Ni－M金屬鍵，從而提高了金屬陶瓷涂層與基體金屬的密著性，而稀土納米二氧化鈰由于活性高能加強(qiáng)其對(duì)吸附分子間的原子軌道交互作用，對(duì)這些反應(yīng)起到了促進(jìn)作用，能較快地建立密著，添加的硼粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，所制備的涂層硬度較高、耐磨損、脆性低等特點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】C23C24/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105063606
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510453052
【發(fā)明人】邢寶山, 陳坤, 盧佩慶
【申請(qǐng)人】蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日