[发明专利]一种Ni45-ZrO2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Ni45-ZrO₂纳米涂层及其制备方法。

背景技术

等离子喷涂属于热喷涂技术，它是将粉末材料送入等离子体(射频放电)中或等离子射流(直流电弧)中，使粉末颗粒在其中加速、熔化或部分熔化后，在冲击力的作用下，在基底上铺展并凝固形成层片，进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。它具有生产效率高，制备的涂层质量好，喷涂的材料范围广，成本低等优点。因此，近几十年来，其技术进步和生产应用发展很快，己成为热喷涂技术的最重要组成部分。

但该技术沉积效率低、送粉速率低、孔隙率高、获得的涂层硬度较低,且对粉末粒度分布要求高，硬度高、性能优良的涂层材料非常紧缺。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Ni45-ZrO₂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Ni45-ZrO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占15％-36％、ZrO₂占60％-82％、Al₂O₃占1％-5％、微量元素占1％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe；所述Al₂O₃可提高材料的韧性40％，可使材料的韧性、硬度都有较大的增强。

一种Ni45-ZrO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用溶胶-凝胶法处理Ni45、ZrO₂和Al₂O₃，同时加入催化剂，经充分混合后制得纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用等离子喷涂工艺在3Cr2Mo模具钢基体上制备Ni45-ZrO₂涂层。

本发明的有益效果是：本发明解决了现有碳化钨涂层耐磨性较差、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，使涂层韧性提高了100％，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Ni45-ZrO₂纳米涂层适合多种钢材比如：20Cr、12CrNi3A、5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等，与传统合金材料相比硬度高、耐磨性好、结合强度高、耐高温、耐腐蚀。

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Ni45-ZrO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占15％、ZrO₂占82％、Al₂O₃占2％、微量元素占1％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。

一种Ni45-ZrO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用溶胶-凝胶法处理Ni45、ZrO₂和Al₂O₃，同时加入催化剂，经充分混合后制得纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用等离子喷涂工艺在3Cr2Mo模具钢基体上制备Ni45-ZrO₂涂层。

所述Ni45-ZrO₂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Ni45-ZrO₂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Ni45-ZrO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占18％、ZrO₂占77％、Al₂O₃占4％、微量元素占1％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。

一种Ni45-ZrO₂纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述Ni45-ZrO₂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Ni45-ZrO₂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：