[发明专利]一种Ni60B-ZrO2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。

中国特色的再制造工程针对不同的工件种类、不同的使用要求，需要采用不同的喷涂工艺和不同的喷涂材料，其中喷涂材料是决定工件表面特性的关键因素，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Ni60B-ZrO₂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纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占71.6％-84.4％、ZrO₂占11％-24％、TiO₂占2％、微量元素占2.4％，所述微量元素包括C、Cr、Si、B、Fe、Mo。

一种Ni60B-ZrO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得Ni60B和ZrO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe、Mo制得纳米粉末，同时添加助剂TiO₂，之后采用等离子喷涂工艺在9Cr18模具钢基体上制备Ni60B-ZrO₂纳米涂层，由于材料硬度比较高、韧性稍差，所以添加了2％的助剂TiO₂来提高材料硬度和韧性，可使材料的硬度提高50％、韧性提高50％。

本发明的有益效果是：本发明与传统合金材料相比硬度有所加强，韧性、结合强度有极大提高，涂层可加厚度也有很大提高，很适合一些工作面比较苛刻，受到重力冲击的工件，结合面不会受到影响，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，同时充分发挥了采用等离子喷涂工艺制备Ni60B-ZrO₂涂层在提高材料抗磨粒磨损性能、硬度、强度、韧性、耐高温和耐摩擦等方面所表现出的传统工艺所不具有的优势。

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纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占71.6％、ZrO₂占24％、TiO₂占2％、微量元素占2.4％，所述微量元素包括C、Cr、Si、B、Fe、Mo。

一种Ni60B-ZrO₂纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用温式粉碎法制得Ni60B和ZrO₂的纳米球，再采用活性剂保护法混合C、Cr、Si、B、Fe、Mo制得纳米粉末，同时添加助剂TiO₂，之后采用等离子喷涂工艺在9Cr18模具钢基体上制备Ni60B-ZrO₂纳米涂层。

所述Ni60B-ZrO₂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Ni60B-ZrO₂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Ni60B-ZrO₂纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占77.6％、ZrO₂占18％、TiO₂占2％、微量元素占2.4％，所述微量元素包括C、Cr、Si、B、Fe、Mo。