[发明专利]一种Ni-TiO2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Ni-TiO₂纳米涂层及其制备方法。

背景技术

中国特色的再制造工程是在维修工程、表面工程基础上发展起来的，主要基于复合表面工程技术、纳米表面工程技术和自动化表面工程技术，这些先进的表面工程技术是国外再制造时所不曾采用的。先进表面工程技术在再制造中的应用，可将旧工件的利用率提高到90％，使零件的尺寸精度和质量标准不低于原型新品水平，而且在耐磨、耐蚀、抗疲劳等性能方面达到原型新品水平，并最终确保再制造装备零部件的性能质量达到甚至超过原型新品。再制造的重要特征是再制造后的产品质量和性能不低于新品，成本只是新品的50％，节能60％，节材70％，对环境的不良影响显著降低，成为建设资源节约型和环境友好型社会的重要途径。

在材料的表面处理技术领域，激光熔覆技术是高能量密度表面处理技术的一种,具有许多其它表面处理方法无法比拟的优点。激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。激光熔覆技术经济效益很高，它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，比等离子喷涂或火焰喷涂更加节约贵重稀有金属材料。

针对现有涂层普遍存在耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，人们需要一种能应用在激光熔覆技术领域中，改善材料表面涂层的微观组织、结构，提高涂层硬度的新型材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Ni-TiO₂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Ni-TiO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60A占71.14％-82.14％、TiO₂占15％-26％、CaF₂占2％、微量元素占0.86％，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Ni-TiO₂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Ni60A和TiO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni材料制得纳米粉末，之后添加2％的助剂CaF₂，之后采用激光熔覆喷涂工艺在4Cr13模具钢基体上制备了Ni-TiO₂涂层，所述助剂CaF₂能提高材料的韧性100％，镍基白熔性合金粉末具有优良的耐腐蚀、抗氧化、耐磨损等综合性能。

本发明的有益效果是：本发明优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好，适用于激光熔覆技术，与传统合金材料相比有着很大的进步；材料中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性，提高材料的强度和耐磨性能；含TiO₂的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，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，用于制造航空和航天的各种高温部件，是现代机械制造和磨损件修复再用的重要材料。

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Ni-TiO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60A占71.14％、TiO₂占26％、CaF₂占2％、微量元素占0.86％，所述微量元素包括Go、Mo、W、Ni。

一种Ni-TiO₂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Ni60A和TiO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Mo、W、Ni材料制得纳米粉末，之后添加2％的助剂CaF₂，之后采用激光熔覆喷涂工艺在4Cr13模具钢基体上制备了Ni-TiO₂涂层。

所述Ni-TiO₂纳米涂层的工件与20Cr圆钢基体的性能对比实验结果见表1。

所述Ni-TiO₂纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr圆钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表2。

实施例二：