CN104846316A - 一种Ni-Cr-B-Si涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种Ni-Cr-B-Si涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Ni占55-78份、Cr占12-21份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.15-0.69份，所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al，其制备方法为：采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Ti、Mo、Zn、Al制得纳米粉末。本发明具有一定的硬度和抗磨损性能，由于材料硬度有一定的降低，可获得较高的结合强度，而且成本较低，用于涂层表面材料或底层材料均可，由于结合度高，涂层厚度可达5毫米，具有优异的抗磨粒磨损性能。

Description

一种Ni-Cr-B-Si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Ni-Cr-B-Si涂层材料及其制备方法。

背景技术

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的，我们把特殊的工作表面叫涂层，把制造涂层的工作方法叫热喷涂。热喷涂技术是表面过程技术的重要组成部分之一，约占表面工程技术的三分之一。

等离子喷涂是热喷涂之一：包括大气等离子喷涂，保护气氛等离子喷涂，真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。等粒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。

然而，传统的等离子喷涂技术使用的材料结合强度差、气孔率高、耐磨性差，阻碍了热喷涂技术的发展，难以满足现代化生产的发展需求。

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Ni-Cr-B-Si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Ni-Cr-B-Si涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占55-78份、Cr占12-21份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.15-0.69份。

将Ni混入纳米涂层中可以提高机械强度。Ni与Fe的合金用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。

Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。

B是微量合金元素，B与铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料。

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si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、Ti、Mo、Zn、Al制得纳米粉末。

本发明的有益效果是：本发明具有一定的硬度和抗磨损性能，由于材料硬度有一定的降低，可获得较高的结合强度，而且成本较低，用于涂层表面材料或底层材料均可，由于结合度高，涂层厚度可达5毫米，具有优异的抗磨粒磨损性能，可广泛应用于工业生产和航空航天领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。

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Ni-Cr-B-Si涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占55份、Cr占12份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.15份。

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si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、Ti、Mo、Zn、Al制得纳米粉末。

实施例二：

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占57份、Cr占15份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.27份。

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料的制备方法，同实施例一。

实施例三：

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占67份、Cr占18份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.57份。

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料的制备方法，同实施例一。

实施例四：

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占78份、Cr占21份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.69份。

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

一种Ni-Cr-B-Si涂层材料的制备方法，同实施例一。

参照图1，采用等离子喷涂技术在以20Cr钢为基体的棍类工件上制得Ni-Cr-B-Si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1 Ni-Cr-B-Si纳米涂层与20Cr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	0.671	67.3	980
2	0.574	62.1	896
				3	0.590	62.7	1053
4	0.547	61.9	917
				平均值	0.596	63.5	962
对比组	0.619	55.8	915

采用等离子喷涂技术在以20Cr钢为基体的棍类工件上制得Ni-Cr-B-Si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2 Ni-Cr-B-Si纳米涂层与20Cr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	58.7654	58.7609	0.0045
2	58.6543	58.6497	0.0046
				3	58.3421	58.3389	0.0032
4	58.8567	58.8512	0.0055
				对比组	58.5679	58.5614	0.0065

由表1和表2可见，Ni-Cr-B-Si纳米涂层的综合性能优异，耐磨性好，实验证明Ni-Cr-B-Si纳米涂层硬度可达HRC46，具有较高的硬度和耐磨性，涂层厚度可达5毫米，涂层韧性、结合度高，提升了Ni-Cr-B-Si纳米涂层的堆积厚度。

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Ni-Cr-B-Si涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Ni占55-78份、Cr占12-21份、B占8份、Si占8份、微量元素占0.15-0.69份；

所述微量元素为C、Ti、Mo、Zn、Al。

2.一种Ni-Cr-B-Si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Ni-Cr-B-Si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、Ti、Mo、Zn、Al制得纳米粉末。