[发明专利]含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法，属于材料加工技术领域。将纳米铝粉，多巴胺溶液和氟化钠混合球磨，接着加入冰醋酸调节pH，接着加入硝酸铁溶液，球磨混合，随后加入氨水调节pH，再滴加正硅酸乙酯，球磨混合，随后加入高锰酸钾，继续球磨混合，得改性底层料，将纳米氧化铝，冰晶石，活性炭，铜，稀土混合球磨，过筛，得预处理过渡层料，将氧化铬，钴，钨，氧化铜混合球磨，过筛，得预处理耐磨层料，将基体材料水洗，碱洗，水洗，再用硫酸洗，得预处理基体材料，将改性底层料涂覆，将预处理过渡料等离子喷涂，将预处理耐磨层料激光熔覆，即得含纳米粒子梯度耐磨涂层。本发明提供的含纳米粒子梯度耐磨涂层具有优异的耐磨性能。

技术领域

本发明公开了一种含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

功能梯度涂层材料（functional gradient coating）是指在预先制成的基体上通过涂层方法进行制备的一类具有梯度结构的涂层材料，对于提高涂层与基体的结合强度，赋予材料表面新的功能具有独到的优越性。理想的功能梯度涂层应该是从基体到涂层表面实现完全的组成与结构的梯度变化，但目前在涂层梯度材料的制备中还存在严重的不足。

激光熔覆技术是一种先进的表面强化技术，通过不同的添料方式在被熔覆基体表面放置被选择的涂层材料经激光辐照使之与基体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低且与基体形成冶金结合的表面涂层，所形成的涂层具有更好的耐磨、耐腐蚀性，耐冲击、耐高温、抗氧化等性能。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆的材料较多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

采用热喷涂技术,在金属基体上沉积氧化物陶瓷涂层,将陶瓷耐高温、耐磨、耐蚀等特性与金属材料的强韧性、可加工性、导电导热等特性结合起来,获得理想的复合涂层制品,已在诸多领域得到了应用。但是,陶瓷与金属材料物理性质参数(如强度、杨氏模量、泊松比、热导率等)不同,导致材料在制备及使用过程中产生较大的残余热应力,易出现微裂纹;此外,陶瓷涂层与基体材料的结合主要为机械嵌合,涂层呈层状结构,致密性较差,涂层中往往含有3左右的孔隙,这些原因导致涂层耐磨性下降。用铜作过渡材料,将铜与氧化物陶瓷粉末混合制备陶瓷金属梯度涂层,结果显示梯度涂层的结合强度、抗热震性能提高,孔隙率下降。文中为这个研究的继续,即利用等离子喷涂法制备了Cu-Al₂O₃梯度涂层,并采用金相显微镜、SEM等手段对涂层进行微观组织结构和磨损后表面形貌分析,用自制销盘式固定磨料磨损试验机,测试了Cu-Al₂O₃梯度陶瓷涂层的耐磨料磨损性能,并且分析了随着涂层中Al₂O₃含量的提高,涂层耐磨性的变化规律,研究结果可为梯度涂层的应用提供理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含纳米粒子梯度耐磨涂层及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含纳米粒子梯度耐磨涂层，包括以下原料：底层料，过渡层料，耐磨层料，预处理基体材料。

所述底层料还可以为改性底层料；所述改性底层料包括以下重量份数的原料：10～20份纳米铝粉，20～30份多巴胺溶液，1～2份氟化钠，5～8份硝酸铁溶液，3～5份正硅酸乙酯和3～5份高锰酸钾。

所述过渡层料还以为预处理过渡层料；所述预处理过渡层料包括以下重量份数的原料：40～60份纳米氧化铝，3～5份冰晶石，2～3份活性炭，2～3份铜，0.2～0.3份稀土。

所述耐磨层料还可以为预处理耐磨层料；所述预处理耐磨层料包括以下重量份数的原料：40～60份氧化铬，5～8份钴，5～8份钨，5～8份氧化铜。