一种硬质FESICMO纳米涂层材料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种硬质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55-67份、SiC占26-38份、Mo占8份、TiO2占1份、微量元素占0.33-0.73份，所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co，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、Sn、Cu、Co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，适合一些材料表面需要硬化，价格低廉，节省成本，又达到硬化材料的目的的使用条件。

1.  一种硬质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55-67份、SiC占26-38份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.33-0.73份；
所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co。

2.  一种硬质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、Sn、Cu、Co制得纳米粉末。

一种硬质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，具体说是一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料及其制备方法。
背景技术
热喷涂是一种硬质表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种硬质技术。
超音速火焰喷涂是热喷涂中的一种硬质，包括超音速氧气火焰喷涂(HVOF:High Velocity Oxy-Fuel)和超音速空气火焰喷涂(HVAF:High Velocity Air2Fuel)两种。该技术及设备在上世纪80年代初期首先由美国SKS公司的Browning.J.A公司研制成功,至今已经历了3个发展阶段。第三代在设计上有了较大改进，使粒子飞行速度大幅度提高，涂层质量显著改善。
然而，与此配套的喷涂材料却难以满足人们的生产要求，随着人们发展探索的范围扩大，人们常常工作在极端环境中，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。
发明内容
为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供一种硬质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：
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占55-67份、SiC占26-38份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.33-0.73份。
TiO₂能提高涂层材料的结合强度。
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，是一种硬质半导体，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、Sn、Cu、Co。
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。
Sn在空气中表面生成二氧化锡保护膜而稳定，提高纳米涂层化学稳定性。
一种硬质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、Sn、Cu、Co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HRC45，具有一定的硬度和抗磨损性能，结合强度、抓附力较高，涂层密度可达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，又达到硬化材料的目的的使用条件。
本发明优于传统涂层材料，硬度高、耐磨性好与传统合金材料相比有着较大的进步。在相同的条件下普通材料的磨损量是Fe-SiC-Mo涂层的3-5倍，这表明HVOF制备的Fe-SiC-Mo涂层具有优异的抗磨粒磨损性能，具有耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能，是现代机械制造和磨损件修复再用的重要材料。
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
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占55 份、SiC占26份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.33份。
所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co。
一种硬质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、Sn、Cu、Co制得纳米粉末。
实施例二
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占58份、SiC占27份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.45份。
所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co。
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
实施例三
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占63份、SiC占32份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.68份。
所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co。
一种硬质Fe-SiC-Mo纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
实施例四
一种硬质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38份、Mo占8份、TiO₂占1份、微量元素占0.73份。
所述微量元素为C、Mn、Sn、Cu、Co。
一种硬质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1 Fe-SiC-Mo纳米涂层与20Co钢基体的性能对比实验结果：