[發(fā)明專利]硬質(zhì)Fe-SiC-TiO2納米涂層材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510236015.2
• 申請(qǐng)日: 2015-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104911527A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程敬卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖鼎恒材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C23C4/06
• 分類號(hào): C23C4/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料及其制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，除少數(shù)貴金屬外，金屬材料會(huì)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)而遭受腐蝕。此外，金屬表面受各種機(jī)械作用而引起的磨損也極為嚴(yán)重。大量的金屬構(gòu)件因腐蝕和磨損而失效，造成極大的浪費(fèi)和損失。據(jù)一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，每年鋼材因腐蝕和磨損而造成的損失約占鋼材總產(chǎn)量的10％，損失金額約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2％-4％。如果將因金屬腐蝕和磨損而造成的停工、停產(chǎn)和相應(yīng)引起的工傷、失火、爆炸事故等損失統(tǒng)計(jì)在內(nèi)的話，其數(shù)值更加驚人。因此，發(fā)展金屬表面防護(hù)和強(qiáng)化技術(shù)，是各國(guó)普遍關(guān)心的重大課題。

熱噴涂是硬質(zhì)表面強(qiáng)化技術(shù)，是表面工程技術(shù)的重要組成部分，一直是我國(guó)重點(diǎn)推廣的新技術(shù)項(xiàng)目，它是利用某種熱源(如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等)將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過(guò)的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的硬質(zhì)技術(shù)。

熱噴涂技術(shù)以其巨大的靈活優(yōu)勢(shì)在最近的幾十年間迅速發(fā)展，然而熱噴涂材料卻跟不上設(shè)備以及其市場(chǎng)的發(fā)展需求，常常出現(xiàn)涂層脫落，磨損迅速，耐腐蝕性差等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)涂層耐磨性較差，硬度較低等問(wèn)題，本發(fā)明提供硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料及其制備方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占57-71份、SiC占19-32份、TiO₂占12-22份、Al₂O₃占1份、微量元素占0.10-0.57份。

SiC的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是硬質(zhì)半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

Al₂O₃增加了材料的硬度和結(jié)合強(qiáng)度。

TiO₂增加了涂層的硬度，提高了材料的結(jié)合強(qiáng)度。

所述微量元素為Sn、Mo、B、Mn、Co。

Mo的純金屬是銀白色，非常堅(jiān)硬。把少量Mo混合Fe加到納米涂層之中，可使納米涂層變硬。

B在600～1000℃可與Sn反應(yīng)，形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高電導(dǎo)率和化學(xué)惰性的物質(zhì)，常具有特殊的性質(zhì)。

Co是具有光澤的鋼灰色金屬，比較硬而脆，在常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中也很穩(wěn)定，提高納米涂層耐腐性。

硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用氣霧化法制得Fe-SiC-TiO₂的納米球；

(2)將步驟(1)中制得的納米球采用活性劑保護(hù)法混合Sn、Mo、B、Mn、Co制得納米粉末。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制成的Fe-SiC-TiO₂納米涂層的硬度可達(dá)HRC43，具有一定的硬度和抗磨損性能，結(jié)合強(qiáng)度、抓附力較高，密度可達(dá)7.53g/cm³,噴涂厚度可達(dá)6毫米，致密度可達(dá)0.78。本發(fā)明適合多種鋼材，如2Cr13、4Cr13、9Cr18、4Cr5W2VSi、8Cr3等。本發(fā)明結(jié)合強(qiáng)度高，可堆積厚度大，具有一定的硬度和耐磨性，成本較低，應(yīng)用范圍較廣，可廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)，與傳統(tǒng)合金材料相比有著很大的進(jìn)步。在相同的條件下，F(xiàn)e-SiC-TiO2的結(jié)合強(qiáng)度是普通涂層的2.3倍左右。

具體實(shí)施方式

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。

實(shí)施例一

硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料，其組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為Fe占57份、SiC占19份、TiO₂占12份、Al₂O₃占1份、微量元素占0.10份。

所述微量元素為Sn、Mo、B、Mn、Co。

硬質(zhì)Fe-SiC-TiO₂納米涂層材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用氣霧化法制得Fe-SiC-TiO₂的納米球；