[发明专利]一种Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni纳米涂层及其制备方法。

背景技术

热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上,形成特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。热喷涂中发展最为迅速的为超音速火焰喷涂(High Velocity Oxy fuel,简称HVOF)，HVOF是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术。它是利用氢、乙炔、丙烯、煤油等做燃料,用氧气作助燃剂,在燃烧室或特殊的喷嘴中燃烧,产生高达2000-3000℃、2100m/s以上速度的超音速燃焰,同时将粉末送进火焰中,产生熔化或半熔化的粒子,高速撞击在基体表面上沉积形成涂层,其涂层比普通火焰喷涂或等离子喷涂结合强度更高,更致密。

但这一技术对喷涂粒子尺寸范围要求严格，为了满足超音速火焰喷涂技术应用范围的拓展，人们需要大量的、适用于各种使用要求的超音速火焰喷涂技术的涂层材料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占58％-69％、Gr占11％-26％、Ni占11％-26％、微量元素占0.89％、CBN≤1％；所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Fe-Gr-Ni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Fe、Gr和Ni的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Si、B制得纳米粉末，同时添加助剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在20Cr模具钢基体上制备Fe-Gr-Ni纳米涂层；所述助剂CBN能提高材料的硬度50％。

本发明的有益效果是：本发明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，同时也对提高改善性的综合力学性能有显著的作用；所述Fe-Gr-Ni纳米涂层适合多种钢材，尤其适合一些材料表面需要硬化，但要求又不高，价格低廉，节省成本，又达到硬化材料目的的情况。

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Fe-Gr-Ni纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占56％、Gr占25％、Ni占17.3％、微量元素占0.89％、CBN占0.81％；所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Fe-Gr-Ni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Fe、Gr和Ni的纳米球，再采用活性剂保护法混合Go、Si、B制得纳米粉末，同时添加助剂CBN，之后采用超音速火焰喷涂工艺在20Cr模具钢基体上制备Fe-Gr-Ni纳米涂层。

所述Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占62％、Gr占15％、Ni占21.6％、微量元素占0.89％、CBN占0.51％；所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Fe-Gr-Ni纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni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：

一种Fe-Gr-Ni纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Fe占65％、Gr占12％、Ni占21.8％、微量元素占0.89％、CBN占0.31％；所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Fe-Gr-Ni纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述Fe-Gr-Ni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Fe-Gr-Ni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4。

所述Fe-Gr-Ni纳米涂层可采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在20Cr模具钢基体上制备Fe-Gr-Ni纳米涂层。