[发明专利]一种高硬度Ni45-WC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，具体说是一种高硬度Ni45-WC纳米涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，热喷涂技术在国民经济建设中所发挥的重大作用，越来越引起人们重。它作为表面技术一个重要组成部分，在我国国家“六五”至“九五”连续四个五年计划重点推广应用中取得了显著成绩，获得了重大经济效益。

目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高。从2006年10月在宁波举行的“第十五届全国热喷涂技术经验交流会”上国内外专家的专题报告以及宣读的论文中可以看出，我国热喷涂技术近期发展的概况及特点是：设备方面(喷枪)向高能、高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层的需要；工艺方面向机械化、自动化方向发展。目前实际应用中已实现工业化生产的喷涂材料有金属、合金和陶瓷等，主要以粉末、丝材、棒材状态使用，其中喷涂粉末占喷涂材料总用量的70％以上。

热喷涂工艺大同小异，喷涂材料的不同决定了涂层性能的差别，为了适应热喷涂技术在各个系列产品中的推广应用，人们需要适用于不同系列产品中、具有特殊性能的喷涂材料。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高硬度Ni45-WC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：

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占56％-68％、WC占26％-41％、刚玉占1％-5％、微量元素占0.89％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe；由于材料韧性比较高、硬度稍差,而添加了助剂刚玉(Al₂O₃)可提高硬度、韧性近40％，使材料的韧性、硬度都有较大的增强。

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe制得纳米粉末，同时添加助剂刚玉，之后采用超音速火焰喷涂工艺在12CrNi3A热作模具钢基体上制备Ni45-WC纳米涂层。

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Ni45-WC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有所加强，韧性、结合强度有极大提高，涂层可加厚度也有很大提高，很适合一些工作面比较苛刻，受到重力冲击的工件，结合面不会受到影响。

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：

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占58％、WC占37％、刚玉占4.11％、微量元素占0.89％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层的制备方法包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得Ni45和WC的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe制得纳米粉末，同时添加助剂刚玉，之后采用超音速火焰喷涂工艺在12CrNi3A热作模具钢基体上制备Ni45-WC纳米涂层。

所述Ni45-WC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-WC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：

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni45占62％、WC占32％、刚玉占5.11％、微量元素占0.89％；所述微量元素包括C、Cr、Si、B和Fe。

一种高硬度Ni45-WC纳米涂层的制备方法同实施例一。

所述Ni45-WC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-WC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：