CN104846308A - 一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Fe占67-78份、SiC占15-28份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.34-0.55份，所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al，其制备方法为：采用气雾化法制得Fe-SiC-Mo的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mn、B、Co、Al制得纳米粉末。本发明所采用的各类材料来源广泛，价格低廉，硬度高，耐磨性好。本发明可用在常温下工作的机械零部件上，作滑动表面的硬面涂层及磨损部位的尺寸修复。

Description

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效，造成极大的浪费和损失。据一些工业发达国家统计，每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10％，损失金额约占国民经济总产值的2％-4％。如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话，其数值更加惊人。因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题。

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，难以满足现代工业的发展需求。而新型热喷涂材料可以弥补这些缺陷，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以满足人们的迫切需求是热喷涂技术发展的趋势。

发明内容

为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供一种Fe-SiC-Mo纳米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：

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占67-78份、SiC占15-28份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.34-0.55份。

SiC的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。

Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo混合Fe加到纳米涂层之中，可使纳米涂层变硬。

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

Co是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定，提高纳米涂层耐腐性。

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Fe-SiC-Mo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C、Mn、B、Co、Al制得纳米粉末。

本发明的有益效果是：本发明所采用的各类材料来源广泛，价格低廉，硬度高，耐磨性好。本发明可用在常温下工作的机械零部件上，作滑动表面的硬面涂层及磨损部位的尺寸修复。本发明制成的Fe-SiC-Mo纳米涂层的硬度可达HRC43，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8.96g/cm³,喷涂厚度可达3毫米，本发明适合多种钢材，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使用条件。

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-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占67份、SiC占15份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.34份。

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Fe-SiC-Mo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C、Mn、B、Co、Al制得纳米粉末。

实施例二

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占70份、SiC占18份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.44份。

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。

实施例三

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占74份、SiC占22份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.48份。

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。

实施例四

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占78份、SiC占28份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.55份。

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。

采用超音速喷涂技术在以20Co钢为基体的棍类工件上制得Fe-SiC-Mo纳米涂层，带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能对比实验结果见表1：

表1Fe-SiC-Mo纳米涂层与20Co钢基体的性能对比实验结果：

实验组编号	孔隙率(AREA％)	结合强度(MPa)	显微硬度(HV)
				1	0.622	76.2	547
2	0.533	73.4	643
				3	0.643	78.4	735
4	0.532	83.2	546
				平均值	0.536	77.8	618
对比组	0.736	50.4	462

采用超音速喷涂技术在以20Co钢为基体的棍类工件上制得Fe-SiC-Mo涂层，带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的磨损量对比实验结果见表2：

表2Fe-SiC-Mo纳米涂层与20Co钢基体的磨损量对比实验结果：

实验组编号	磨损前(g)	磨损后(g)	磨损量(g)
				1	46.7865	46.7800	0.0065

2	46.7445	46.7391	0.0054
				3	46.6753	46.6686	0.0067
4	46.2676	46.2605	0.0071
				对比组	46.6743	46.6121	0.0177

由表1和表2可见，Fe-SiC-Mo纳米涂层的综合性能优异，耐磨性好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Fe占67-78份、SiC占15-28份、Mo占5份、TiO₂占1份、微量元素占0.34-0.55份；

所述微量元素为C、Mn、B、Co、Al。

2.一种Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)先采用气雾化法制得Fe-SiC-Mo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C、Mn、B、Co、Al制得纳米粉末。