納米涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Ni-TiO2納米涂層及其制備方法，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占71.14％-82.14％、TiO2占15％-26％、CaF2占2％、微量元素占0.86％，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni，其制備方法為：先采用干式粉碎法制得Ni60A和TiO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Go、Mo、W、Ni材料制得納米粉末，之后添加2％的助劑CaF2，之后采用激光熔覆噴涂工藝在4Cr13模具鋼基體上制備了Ni-TiO2涂層。本發(fā)明材料中加入鉬，能改善鋼的耐腐蝕性，提高材料的強(qiáng)度和耐磨性能；含TiO2的鎳基超合金具有熔點(diǎn)高、密度低和熱脹系數(shù)小等特性。
【專利說明】-種N i-T i O2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Ni-TiO2納米涂層及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國特色的再制造工程是在維修工程、表面工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要基于復(fù) 合表面工程技術(shù)、納米表面工程技術(shù)和自動(dòng)化表面工程技術(shù)，這些先進(jìn)的表面工程技術(shù)是 國外再制造時(shí)所不曾采用的。先進(jìn)表面工程技術(shù)在再制造中的應(yīng)用，可將舊工件的利用率 提高到90%，使零件的尺寸精度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不低于原型新品水平，而且在耐磨、耐蝕、抗疲 勞等性能方面達(dá)到原型新品水平，并最終確保再制造裝備零部件的性能質(zhì)量達(dá)到甚至超過 原型新品。再制造的重要特征是再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品，成本只是新品的 50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對(duì)環(huán)境的不良影響顯著降低，成為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好 型社會(huì)的重要途徑。
[0003] 在材料的表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】，激光熔覆技術(shù)是高能量密度表面處理技術(shù)的一種， 具有許多其它表面處理方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。激光熔覆技術(shù)是指以不同的填料方式在被涂 覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速 凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面 的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電器特性等的工藝方法。激光熔覆技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益很高，它可以 在廉價(jià)金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì)，降低成本，比等離子噴 涂或火焰噴涂更加節(jié)約貴重稀有金屬材料。
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有涂層普遍存在耐磨性較差、耐腐蝕性較低的問題，人們需要一種能應(yīng)用 在激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】中，改善材料表面涂層的微觀組織、結(jié)構(gòu)，提高涂層硬度的新型材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種Ni-TiO2納米涂層及其制備方法。
[0006] 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)：
[0007] -種Ni-TiO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占 71. 14% -82. 14%、Ti02占15% -26%、CaF2占2%、微量元素占0. 86%，所述微量元素包括 Go、Mo、W、Ni。
[0008] -種Ni-TiO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用干式粉碎法制得Ni60A 和TiO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Go、Mo、W、Ni材料制得納米粉末，之后添加2% 的助劑CaF 2，之后采用激光熔覆噴涂工藝在4Crl3模具鋼基體上制備了 Ni-TiO2涂層，所述 助劑CaF2能提高材料的韌性100%，鎳基白熔性合金粉末具有優(yōu)良的耐腐蝕、抗氧化、耐磨 損等綜合性能。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)涂層材料，硬度高、耐磨性好，適用于激光 熔覆技術(shù)，與傳統(tǒng)合金材料相比有著很大的進(jìn)步；材料中加入鑰，能改善鋼的耐腐蝕性，提 高材料的強(qiáng)度和耐磨性能；含TiO2的鎳基超合金具有熔點(diǎn)高、密度低和熱脹系數(shù)小等特性， 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%，從而整體提高材料表面的耐 磨性能，用于制造航空和航天的各種高溫部件，是現(xiàn)代機(jī)械制造和磨損件修復(fù)再用的重要 材料。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 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。
[0011] 實(shí)施例一：
[0012] 一種Ni-TiO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占71. 14%、TiO2 占26%、CaF2占2%、微量元素占0. 86%，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。
[0013] 一種Ni-TiO2納米涂層的制備方法，包括以下步驟：先采用干式粉碎法制得Ni60A 和TiO2的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Go、Mo、W、Ni材料制得納米粉末，之后添加2% 的助劑CaF 2，之后采用激光熔覆噴涂工藝在4Crl3模具鋼基體上制備了 Ni-TiO2涂層。
[0014] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0015] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0016] 實(shí)施例二：
[0017] 一種Ni-TiO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占78. 14%、TiO2 占19%、CaF2占2%、微量元素占0. 86%，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。
[0018] 一種Ni-TiO2納米涂層的制備方法，同實(shí)施例一。
[0019] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0020] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0021] 實(shí)施例三：
[0022] -種Ni-TiO2納米涂層，其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占82. 14%、TiO2 占15%、CaF2占2%、微量元素占0. 86%，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。
[0023] -種Ni-TiO2納米涂層的制備方法，同實(shí)施例一。
[0024] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0025] 所述Ni-TiO2納米涂層的工件的摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與20Cr圓鋼基體的摩擦 磨損性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2。
[0026] 所述納米涂層可采用激光熔覆噴涂工藝在4Crl3模具鋼基體上制備了 Ni-TiO2涂 層。
[0027] 在制備Ni_Ti02納米涂層時(shí)，可采用超聲波進(jìn)行處理，超聲波對(duì)金屬凝固組織 細(xì)化有很好的改善作用，可提高Ni60A和Ti02熔覆層的耐磨性，使摩擦系數(shù)穩(wěn)定性變 好，Ni60A的磨損機(jī)理主要為疲勞磨損，Ti02主要為疲勞磨損和磨粒損，經(jīng)超聲振動(dòng)的 Ni-Ti02涂層耐磨性最好，摩擦系數(shù)最小。
[0028] 通過掃描電鏡及附帶的能譜儀、X射線衍射儀、顯微硬度測(cè)試系統(tǒng)和多功能表面綜 合性能測(cè)試儀對(duì)熔覆層的顯微組織結(jié)構(gòu)，裂紋情況、顯微硬度和摩擦磨損性能進(jìn)行了系統(tǒng) 分析。研究結(jié)果及主要結(jié)論如下：
[0029] 表I Ni-TiO2納米涂層的工件與20Cr圓鋼基體的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

【權(quán)利要求】
1. 一種Ni-Ti02納米涂層，其特征在于：其組分及各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Ni60A占 71. 14% -82. 14%、Ti02占15% -26%、CaF2占2%、微量元素占0. 86%，所述微量元素包括 Go、Mo、W、Ni。
2. -種Ni-Ti02納米涂層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：先采用干式粉碎法 制得Ni60A和Ti02的納米球，再采用活性劑保護(hù)法混合Go、Mo、W、Ni材料制得納米粉末，之 后添加2%的助劑CaF2，之后采用激光熔覆噴涂工藝在模具鋼基體上制備了 Ni-Ti02涂層。
【文檔編號(hào)】C22C19/03GK104372337SQ201410606199
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:安徽鼎恒再制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司