一種用于中低碳鋼表面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，具體涉及一種用于中低碳鋼表面的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來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，通過涂覆金屬陶瓷涂層可獲得有效防護(hù)。現(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用于中低碳鋼表面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:
一種用于中低碳鋼表面的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰14-17、鎳粉33-45、二硼化鈦13-16、鐵粉15-18、三氧化二鐵16-24、硼鐵合金粉
12-14、油酸丁酯9-12、礬礦尾渣17-27、碳酸鈣8_10、輕柴油6_8、適量水。
[0005]所述的一種用于中低碳鋼表面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650-760°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入碳酸鈣超聲波震蕩20-40分鐘，加入油酸丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將三氧化二鐵加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的輕柴油拌勻，加入礬礦尾渣，于340-450°C進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二鐵；
(3)將改性三氧化二鐵、二硼化鈦經(jīng)1560-1650°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入硼鐵合金粉研磨至200-300目；
(4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、鐵粉于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，采用二硼化鈦、三氧化二鐵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，提高了產(chǎn)品的耐磨性，添加的鐵粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，利用本發(fā)明制得的金屬陶瓷涂層具有抗銹蝕和抗氧化性，在中低碳鋼表面上應(yīng)用廣泛。
【具體實(shí)施方式】
[0007]所述的一種用于中低碳鋼表面的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰16、鎳粉39、二硼化鈦14、鐵粉17、三氧化二鐵23、硼鐵合金粉13、油酸丁酯11、礬礦尾渣23、碳酸鈣8、輕柴油6、適量水。
[0008]制作方法包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰于650-760°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入碳酸鈣超聲波震蕩20-40分鐘，加入油酸丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將三氧化二鐵加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的輕柴油拌勻，加入礬礦尾渣，于340-450°C進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二鐵；
(3)將改性三氧化二鐵、二硼化鈦經(jīng)1560-1650°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入硼鐵合金粉研磨至200-300目；
(4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、鐵粉于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耐銹蝕、附著性好、抗氧化能力佳；
(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16.40C ;
(4)涂層在耐受50次熱震循環(huán)后，在試樣的棱角處也未有明顯剝落，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗熱震性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于中低碳鋼表面的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰14-17、鎳粉33-45、二硼化鈦13-16、鐵粉15-18、三氧化二鐵16-24、硼鐵合金粉12-14、油酸丁酯9-12、礬礦尾渣17-27、碳酸鈣8_10、輕柴油6_8、適量水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于中低碳鋼表面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650-760°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入碳酸鈣超聲波震蕩20-40分鐘，加入油酸丁酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重； (2)將三氧化二鐵加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的輕柴油拌勻，加入礬礦尾渣，于340-450°C進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化二鐵； (3)將改性三氧化二鐵、二硼化鈦經(jīng)1560-1650°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入硼鐵合金粉研磨至200-300目； (4)將步驟(I)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、鐵粉于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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于中低碳鋼表面的金屬鎳陶瓷涂層，選用金屬鎳為金屬基，采用二硼化鈦、三氧化二鐵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，提高了產(chǎn)品的耐磨性，添加的鐵粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，利用本發(fā)明制得的金屬陶瓷涂層具有抗銹蝕和抗氧化性，在中低碳鋼表面上應(yīng)用廣泛。
【IPC分類】C23C24/08, C22C30/00, C22C32/00
【公開號(hào)】CN105063608
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510450288
【發(fā)明人】沈澤文, 沈云翔, 黃帥
【申請(qǐng)人】安徽普源分離機(jī)械制造有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日