納米涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種WC-ZrO2納米涂層及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占26.25％-35.32％、ZrO2占63.23％-72.3％、微量元素占1.45％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo，其制備方法為：先采用干式粉碎法制得WC和ZrO2的納米球，再采用活性劑保護法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等離子噴涂工藝在12CrNi3A滲碳模具鋼基體上制備WC-ZrO2納米涂層。本發(fā)明ZrO2含量較高，所以涂層結(jié)合強度、抓附力較高，優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，解決了現(xiàn)有涂層耐磨性較差、耐腐蝕性較低的問題，改善了材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)。
【專利說明】-種WC-ZrO2納米涂層及其制備方法

【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WC-ZrO2納米涂層及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 等離子噴涂是基于等離子體的一種材料表面強化和表面改性的技術(shù)，可以使基體 表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。其主要特點是 1、噴涂過程對基體的熱影響小，零件無變形，不改變基體金屬的熱處理性質(zhì)。2、可供等離 子噴涂用的材料非常廣泛，可以得到多種性能的噴涂層。3、工藝穩(wěn)定，涂層質(zhì)量高。4、涂層 平整光滑，可精確控制厚度。
[0003]為了滿足等離子噴涂技術(shù)在工件修復(fù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，適應(yīng)多種多樣的工件的不 同使用要求，人們需要不同種類的噴涂材料。針對現(xiàn)有涂層普遍存在耐磨性較差、耐腐蝕性 較低的問題，人們需要一種能配合再制造技術(shù)，用于改善材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)， 提1?涂層硬度的新型材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種WC-ZrO2納米涂層及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種WC-ZrO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占26. 25% -35. 32%、 ZrO2占63. 23% -72. 3%、微量元素占1.45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo, WC是僅 次于金剛石的第二硬材料，具有良好的物理、化學(xué)性能，彈性模量與金剛石接近，熱穩(wěn)定性 比金剛石商，ZrO 2可提商提商材料的強度和初性近50 %，所添加的一些稀土兀素可提商涂 層的結(jié)合度、抓附力。
[0007] -種WC-ZrO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用化學(xué)氣象沉積法制得 WC和ZrO 2的納米球，再采用活性劑保護法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等 離子噴涂工藝在12CrNi3A滲碳模具鋼基體上制備WC-ZrO 2納米涂層。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的ZrO2含量較高，所以涂層結(jié)合強度、抓附力較 高，優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，解決了現(xiàn)有涂層耐磨性較差、耐腐蝕性較低的 問題，改善了材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)，使涂層硬度提高了 50%，彈性模量提高了 8. 5% -14. 4%，從而整體提高了材料表面的耐磨性能，同時也對提高改善性的綜合力學(xué)性 能有顯著的作用，適用于等離子噴涂，可用噴涂鋼材有：2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、 8Cr3 等。

【具體實施方式】
[0009] 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。
[0010] 實施例一：
[0011] 一種WC-ZrO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占26. 25%、ZrO2占 72. 3%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0012] 一種WC-ZrO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用化學(xué)氣象沉積法制得 WC和ZrO 2的納米球，再采用活性劑保護法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末，之后采用等 離子噴涂工藝在12CrNi3A滲碳模具鋼基體上制備WC-ZrO 2納米涂層。
[0013] 所述WC-ZrO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對比實驗結(jié)果見表1。
[0014] 所述WC-ZrO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實驗結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實驗結(jié)果對比見表2。
[0015] 實施例二：
[0016]一種WC-ZrO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占32. 4%、ZrO2占 66. 15%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0017] 一種WC-ZrO2納米涂層的制備方法，同實施例一。
[0018] 所述WC-ZrO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對比實驗結(jié)果見表1。
[0019] 所述WC-ZrO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實驗結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實驗結(jié)果對比見表2。
[0020] 實施例三：
[0021] 一種WC-ZrO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占35. 32%、ZrO2占 63. 23%、微量元素占1. 45%，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
[0022] -種WC-ZrO2納米涂層的制備方法，同實施例一。
[0023] 所述WC-ZrO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對比實驗結(jié)果見表1。
[0024] 所述WC-Zr02納米涂層的工件的摩擦磨損性能實驗結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實驗結(jié)果對比見表2。
[0025] 所述納米涂層可采用等離子噴涂工藝在12CrNi3A滲碳模具鋼基體上制備 WC-Zr02納米涂層。
[0026] 測試了涂層的結(jié)合強度、顯微硬度、氣孔率以及抗磨粒磨損性能，并利用XRD對噴 涂粉末濟涂層進行了相結(jié)構(gòu)分析，用掃描電子顯微鏡對噴涂粉末、磨粒磨損前后的涂層表 面形貌進行了觀察，主要實驗結(jié)果及結(jié)論如下：
[0027] 表lWC_Zr02納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對比實驗結(jié)果：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種WC-Zr02m米涂層，其特征在于：其組分及各組分的質(zhì)量百分數(shù)為WC占 26.25%-35.32%、21〇2占63.23%-72.3%、微量元素占1.45%，所述微量元素包括附、0、 Si、B、Mo。
2. -種WC-Zr02納米涂層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：先采用化學(xué)氣象沉 積法制得WC和Zr02的納米球，再采用活性劑保護法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得納米粉末， 之后采用等離子噴涂工藝在滲碳模具鋼基體上制備WC-Zr02納米涂層。
【文檔編號】C23C4/10GK104357790SQ201410606090
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】程敬卿, 薛衛(wèi)昌 申請人:安徽鼎恒再制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司