一種表面硬度高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，具體涉及一種表面硬度高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表面硬度高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:
一種表面硬度高的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰13-18、鎳粉30-40、聚甲醛2-4、硼粉15-20、三氧化鎢13-15、氧化镥12-16、鋸末20-26、太古油5-8、尼龍纖維4-7、氟硅酸鈉3_5、3_氨丙基三甲氧基硅烷2_5、適量水。
[0005]所述的一種表面硬度高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、鋸末于630-730°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入氟硅酸鈉及適量水超聲波震蕩20-40分鐘噴霧干燥，加入太古油攪拌混勻，常溫下攪拌5_8h，烘干至恒重；
(2)將三氧化鎢加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌勻，加入尼龍纖維，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化鎢；
(3)將改性三氧化鎢、氧化镥經(jīng)1515-1610°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚甲醛研磨至 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，采用三氧化鎢、氧化镥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)明制備工藝簡單，所制備的涂層表面硬度高、吸水率低、韌性好不易開裂、分層。
【具體實(shí)施方式】
[0007]所述的一種表面硬度高的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰17、鎳粉37、聚甲醛2、硼粉19、三氧化鎢14、氧化镥15、鋸末24、太古油
5、尼龍纖維7、氟硅酸鈉3、3_氨丙基三甲氧基硅烷4、適量水。
[0008]制作方法包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰、鋸末于630-730°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入氟硅酸鈉及適量水超聲波震蕩20-40分鐘噴霧干燥，加入太古油攪拌混勻，常溫下攪拌5_8h，烘干至恒重；
(2)將三氧化鎢加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌勻，加入尼龍纖維，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化鎢；
(3)將改性三氧化鎢、氧化镥經(jīng)1515-1610°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚甲醛研磨至 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、硬度高抗沖蝕；
(2)軟化起始溫度提高了17.4°C ;
(3)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)】
1.一種表面硬度高的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰13-18、鎳粉30-40、聚甲醛2-4、硼粉15-20、三氧化鎢13-15、氧化镥12-16、鋸末20-26、太古油5-8、尼龍纖維4-7、氟硅酸鈉3_5、3_氨丙基三甲氧基硅烷2_5、適量水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面硬度高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、鋸末于630-730°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入氟硅酸鈉及適量水超聲波震蕩20-40分鐘噴霧干燥，加入太古油攪拌混勻，常溫下攪拌5_8h，烘干至恒重； (2)將三氧化鎢加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌勻，加入尼龍纖維，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性三氧化鎢； (3)將改性三氧化鎢、氧化镥經(jīng)1515-1610°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚甲醛研磨至 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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面硬度高的金屬鎳陶瓷涂層，選用金屬鎳為金屬基，采用三氧化鎢、氧化镥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)明制備工藝簡單，所制備的涂層表面硬度高、吸水率低、韌性好不易開裂、分層。
【IPC分類】C23C24/08, C22C19/03, C22C32/00
【公開號(hào)】CN105039965
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510453101
【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
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日