[发明专利]一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法。

背景技术

激光熔覆(Laser Cladding)亦称激光包覆或激光熔敷，是高能量密度表面处理技术的一种,是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。在工件修复领域具有许多其它表面处理方法无法比拟的优点，与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。为了满足激光熔覆技术的发展需要，人们需要一种适用于激光熔覆技术的、综合性能更加优异的新型材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占42％-61％、Gr占11％-23％、B占11％-23％、Si占11％-23％、CBN占1％-5％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得Fe、Gr、B和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末，同时添加助剂CBN。所述助剂CBN能提高材料的硬度40％。

所述纳米粉末可采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在4Cr13模具钢基体上制备Fe-Gr-B-Si纳米涂层。

本发明的有益效果是：本发明解决了现有涂层耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，改善了材料表面涂层的微观组织、结构，使涂层硬度提高了50％，弹性模量提高了8.5％-14.4％，从而整体提高材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学性能有显著的作用；所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层适合多种钢材，尤其适合一些材料表面需要硬化，但要求又不高，价格低廉，节省成本，又达到硬化材料目的的情况。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

实施例一：

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占42％、Gr占23％、B占17％、Si占15％、CBN占1.75％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得Fe、Gr、B和Si的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni制得纳米粉末，同时添加助剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体上制备Fe-Gr-B-Si纳米涂层。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表2。

实施例二：

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占48％、Gr占12％、B占21％、Si占14％、CBN占3.75％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表3。

实施例三：

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占54％、Gr占15％、B占16％、Si占11％、CBN占2.75％、微量元素占1.25％；所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。

所述Fe-Gr-B-Si纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表4。