[发明专利]一种Ni60B-ZrO2-Mo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Ni60B-ZrO₂-Mo纳米涂层及其制备方法。

背景技术

等离子喷涂技术在耐磨涂层、耐蚀涂层等传统领域的应用已经较为广泛，从上世纪50年代至今，其应用领域由航空、航天扩展到了钢铁工业、汽车制造、石油化工、纺织机械、船舶等领域。近年来等离子喷涂技术在高新技术领域如纳米涂层、梯度功能材料、超导涂层、生物功能涂层等方面的应用研究渐渐受到人们的重视。

采用真空等离子喷涂制备了纳米WC/Co涂层，发现涂层硬度、韧性和耐磨性较常规涂层都有较大的改善，Connecticut大学等对等离子喷涂纳米结构Al₂O₃-TiO₂系涂层进行了系统的研究，包括纳米粉末喷雾干燥团聚重构、等离子喷涂工艺参数优化、工艺诊断、模拟及涂层结构与性能的分析，表明涂层具有双态显微结构，表现出独特的优异性能。与对应的常规涂层相比，结合强度增强100％，磨粒磨损抗力提高300％，压痕开裂抗力、弯曲和杯突试验表现的剥落抗力要高得多。

然而Al₂O₃-TiO₂系涂层红硬性差，高温强度低，适用范围有限，随着等离子喷涂技术的发展，人们需要多种多样的能适应不同使用条件的纳米涂层。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Ni60B-ZrO₂-Mo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Ni60B-ZrO₂-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占9％-24％、ZrO₂占56％-72％、Mo占12％-19％、微量元素占1.12％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe；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；含Mo元素12％-19％的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，适用于制造航空和航天的各种高温部件，使部件具有耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能，是现代机械制造和磨损件修复再用的重要材料。

一种Ni60B-ZrO₂-Mo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Ni60B、ZrO₂和Mo的纳米球，再采用活性剂保护法混合Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末。

所述纳米粉末采用等离子喷涂工艺可在3Cr2Mo模具钢基体上制备Ni60B-ZrO₂-Mo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，使涂层强度提高了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Ni60B-ZrO₂-Mo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Ni60B-ZrO₂-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占9％、ZrO₂占72％、Mo占17.88％、微量元素占1.12％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe。

一种Ni60B-ZrO₂-Mo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Ni60B、ZrO₂和Mo的纳米球，再采用活性剂保护法混合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Ni60B-ZrO₂-Mo涂层。

所述Ni60B-ZrO₂-Mo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Ni60B-ZrO₂-Mo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：