CN104388877A - 一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占10％-19％、WC占56％-71％、Mo占12-24％、微量元素占1.21％；微量元素包括Cr、Si、B和Fe；其制备方法为：先采用干式粉碎法制得纳米球，然后采用活性剂保护法混合Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用超音速火焰喷涂工艺在9SiCr模具钢基体上制备Ni60B-WC-Mo纳米涂层。本发明解决了现有碳化钨涂层耐磨性较差、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，从而整体提高材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学性能有显著的作用。

Description

一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法。
背景技术
随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。然而直接铸造或锻造出来的工件难以具有很优异的性能，都需要对其表面进行处理。
热喷涂是一种表面强化技术，采用电弧、等离子弧、燃气-氧气等形式的热源，将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，并在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、等其他各种特殊物理化学性能。
为了使工件表面获得不同的物理化学性能，需要采用不同的喷涂材料，现有技术中大部分材料均以提高涂层耐磨性或耐腐蚀性为目的，然而实际喷涂质量千差万别，大部分材料难以有效提高工件性能或延长工件的使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种Ni60B-WC-Mo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-WC-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占10％-19％、WC占56％-71％、Mo占12-24％、微量元素占1.21％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe；Mo元素能显著提高合金在非氧化性酸和有机酸以及海水中的耐蚀能力，提高涂层的高温强度和红硬性。含Mo元素12％-19％的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，用于制造航空和航天的各种高温部件，这些材料具有耐磨、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。
一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得Ni60B、WC和Mo的纳米球，然后采用活性剂保护法混合Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用超音速火焰喷涂工艺在9SiCr模具钢基体上制备Ni60B-WC-Mo纳米涂层。
本发明的有益效果是：本发明解决了现有碳化钨涂层耐磨性较差、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8.9％-15.4％，从而整体提高材料表面的耐磨性能，同时也对提高改善性的综合力学性能有显著的作用；所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层适合多种钢材比如：20Cr、12CrNi3A、5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等。
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-WC-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占10％、WC占71％、Mo占17.79％、微量元素占1.21％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe。
一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得Ni60B、WC和Mo的纳米球，然后采用活性剂保护法混合Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用超音速火焰喷涂工艺在9SiCr模具钢基体上制备Ni60B-WC-Mo纳米涂层。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr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-WC-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占13％、WC占67％、Mo占18.79％、微量元素占1.21％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe。
一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层的制备方法，同实施例一。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表3。
实施例三：
一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层，其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占16％、WC占61％、Mo占21.79％、微量元素占1.21％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe。
一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层的制备方法，同实施例一。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果见表1。
所述Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件的摩擦磨损性能实验结果与20Cr钢基体的摩擦磨损性能实验结果对比见表4。
表1Ni60B-WC-Mo纳米涂层的工件与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
由实验数据可得，Ni60B-WC-Mo纳米涂层能有效降低工件表面的孔隙率，提高工件表面的结合强度，能大幅度提高工件表面的显微硬度。
表2实施例一的Ni60B-WC-Mo纳米涂层的摩擦磨损性能与20Cr钢基体的摩擦磨损性能对比实验结果：
组别 测试前(g) 测试后(g) 损失(mg)
实施例一 68.7378 68.7371 0.7
对照组 71.9784 71.9671 11.3
表3实施例二的Ni60B-WC-Mo纳米涂层的摩擦磨损性能与20Cr钢基体的摩擦磨损性能对比实验结果：
组别 测试前(g) 测试后(g) 损失(mg)
实施例二 76.6522 76.6518 0.4
对照组 69.8745 69.8602 14.3
表4实施例三的Ni60B-WC-Mo纳米涂层的摩擦磨损性能与20Cr钢基体的摩擦磨损性能对比实验结果：
组别 测试前(g) 测试后(g) 损失(mg)
实施例三 66.8761 66.8752 0.9
对照组 74.3658 74.3532 12.6
由表2、表3和表4可见，Ni60B-WC-Mo纳米涂层能显著降低工件的表面摩擦磨损量，保证工件的持久耐磨性，大幅度延长工件的使用寿命。
实验证明，Ni60B-WC-Mo涂层的硬度可达到HRC73，涂层厚度可达2毫米，经过多次试验得出Ni60B-WC-Mo涂层的结合强度、组织的致密度较好，涂层密度可达13.57g/cm3。
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Ni60B-WC-Mo纳米涂层，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为Ni60B占10％-19％、WC占56％-71％、Mo占12-24％、微量元素占1.21％；所述微量元素包括Cr、Si、B和Fe。
2.一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先采用干式粉碎法制得Ni60B、WC和Mo的纳米球，然后采用活性剂保护法混合Cr、Si、B和Fe制得纳米粉末，之后采用超音速火焰喷涂工艺在模具钢基体上制备Ni60B-WC-Mo纳米涂层。
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