[发明专利]一种WC-HfO2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WC-HfO₂纳米涂层及其制备方法。

背景技术

等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：1、超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂；2、喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高；3、由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。

随着等离子喷涂技术的普及，越来越多的工件开始使用等离子喷涂修复技术“起死回生”，然而工件的材质种类不同、使用条件不同，修复时所采用的喷涂方式和喷涂材料也各不相同。

针对现有涂层普遍存在耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，人们需要一种能配合再制造技术，用于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WC-HfO₂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WC-HfO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占19.31％-37.47％、HfO₂占61.26％-79.42％、微量元素占1.27％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo，WC是仅次于金刚石的第二硬材料，具有良好的物理、化学性能，弹性模量与金刚石接近，热稳定性比金刚石高，HfO₂可提高提高材料的强度和韧性近50％，所添加的一些稀土元素可提高涂层的结合度、抓附力。

一种WC-HfO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用活性剂保护法制得WC和HfO₂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9Cr18模具钢基体上制备WC-HfO₂纳米涂层。

本发明的有益效果是：本发明的HfO₂含量较高，所以涂层结合强度、抓附力较高，优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好，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％，从而整体提高了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，适用于等离子喷涂，可用喷涂钢材有：2Cr13、4Cr13、9Cr18、4Cr5W2VSi、8Cr3等。

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WC-HfO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占19.31％、HfO₂占79.42％、微量元素占1.27％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。

一种WC-HfO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用活性剂保护法制得WC和HfO₂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9Cr18模具钢基体上制备WC-HfO₂纳米涂层。

所述WC-HfO₂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WC-HfO₂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：

一种WC-HfO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为WC占37.47％、HfO₂占61.26％、微量元素占1.27％，所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。

一种WC-HfO₂纳米涂层的制备方法，同实施例一。

所述WC-HfO₂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WC-HfO₂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。

实施例三：