[发明专利]Co-ZrO2-HfO2涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料及其制备方法。

背景技术

热喷涂是表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的技术。

热喷涂实际上是一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以熔化或半熔化状态，沉积到经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。

近数十年来，热喷涂技术发展迅速，然而，传统的喷涂技术使用的材料结合强度差、气孔率高、耐磨性差，严重阻碍了热喷涂技术的普及。新型热喷涂材料需要弥补这些缺陷，采用新工艺、新方法、新配方制得具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性，微观组织结构均匀，综合力学性能优良的材料成为人们迫切的需求。

发明内容

为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占11-18份、ZrO₂占44-76份、HfO₂占21-41份、TiO₂占1份、微量元素占0.13-0.74份，所述TiO₂作为添加剂加入，能提高材料的力学性能。

Co的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。Co作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。

ZrO₂硬度次于金刚石，能有效提高涂层的硬度和耐磨性。

HfO₂是具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，耐火性强，可提高涂层耐高温性。

所述微量元素为W、Ti、Al、Cu、Zn。Ti金属坚韧、耐酸性好，能有效提高纳米涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Co-ZrO₂-HfO₂的纳米球；

(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合W、Ti、Al、Cu、Zn制得纳米粉末。

本发明的有益效果是：本发明制成的Co-ZrO₂-HfO₂纳米涂层的硬度可达HRC54，具有一定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，密度可达8.251g/cm³,喷涂厚度可达3毫米，致密度良好为0.62，本发明可适用于耐高温的工件表面，并具有一定的铁磁性和绝缘性能，也可用在一些特殊的合金材料上，综合性能优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好与传统合金材料相比有着很大的进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的纳米组织结构晶粒分析图。

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

Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占11份、ZrO₂占44份、HfO₂占21份、TiO₂占1份、微量元素占0.13份。

所述微量元素为W、Ti、Al、Cu、Zn。

Co-ZrO₂-HfO₂涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Co-ZrO₂-HfO₂的纳米球；

(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合W、Ti、Al、Cu、Zn制得纳米粉末。

实施例二