[发明专利]一种SiC-Al2O3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SiC-Al₂O₃纳米涂层及其制备方法。

背景技术

随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。因此，对材料的性能也提出更高要求。采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果，显然是不经济的，有时甚至是不可能的。所以,研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。

热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一，是表面工程中一门重要的学科，所谓热喷涂，就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。

但随着热喷涂应用领域的扩展，人们需要适应特殊条件的涂层，且由于涂层与基体主要是靠机械结合(喷焊工艺除外)，所以其与基体表面的结合强度较低，不利于基体的使用安全。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种SiC-Al₂O₃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SiC-Al₂O₃纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为SiC占72％-88％、Al₂O₃占11％-23％、TiO2占1％-5％、微量元素占1.2％；所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo；Mo元素能显著提高合金在非氧化性酸和有机酸以及海水中的耐蚀能力，提高涂层的高温强度和红硬性。

一种SiC-Al₂O₃纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用化学气象沉积法制得SiC、Al₂O₃和TiO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末。

所述纳米粉末采用等离子喷涂工艺可在12CrNi3A模具钢基体上制备SiC-Al₂O₃涂层，纳米粉末结合强度好。

本发明的有益效果是：本发明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8.9％-15.4％，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SiC-Al₂O₃纳米涂层耐磨性好、摩擦系数小，适合多种钢材比如：2Cr13、4Cr13、9Cr18、4Cr5W2VSi等，还可喷涂一些对硬度要求比较高的工件或工具钢，以提高工件表面硬度和耐磨性。

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SiC-Al₂O₃纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为SiC占SiC占77％、Al₂O₃占18％、TiO₂占3.8％、微量元素占1.2％；所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。

一种SiC-Al₂O₃纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用化学气象沉积法制得SiC、Al₂O₃和TiO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合Ni、Cr、Si、B、Mo制得纳米粉末，之后采用等离子喷涂工艺在12CrNi3A模具钢基体上制备SiC-Al₂O₃涂层。

所述SiC-Al₂O₃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SiC-Al₂O₃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：