CN109023204A - 一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨合金陶瓷复合涂层，包括基底层、设于所述基底层上的镍基合金层及设于所述镍基合金层上的纳米陶瓷层，其中，所述镍基合金层与所述纳米陶瓷层的总厚度为100～300μm，所述纳米陶瓷层由质量比为2.5～3.5:1的纳米二氧化锆和纳米碳化硅混合制成，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁10～15％，钴3～8％，钛2～5％，钇0.1～0.4％，余量为镍。本发明还公开一种耐磨合金陶瓷复合涂层的制备方法，包括：(1)将基底进行预处理；(2)在处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层；(3)采用热喷涂方式，将纳米二氧化锆和纳米碳化硅悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层。本发明中的耐磨合金陶瓷复合涂层与基底结合良好，无裂纹，附着力强。

Description

一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法。
背景技术
近年来陶瓷涂层材料是受到广泛关注的陶瓷材料，传统的陶瓷材料具有较大的脆性，不利于陶瓷材料的进一步加工，也导致陶瓷材料在诸多领域的性能略显不足。金属陶瓷涂层是一种既有金属良好的强韧性，又有陶瓷的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合涂层。因此，金属陶瓷涂层在航空、航天等许多领域中获得重要的应用，诸如承受高速、高温燃气冲刷等复杂、恶劣工况条件的火箭发动机部件，通过涂覆金属陶瓷涂层可获得有效防护。现有技术中制备的金属陶瓷涂层在实际应用中存在功能单一成本高、韧性小、强度低、适涂性差等诸多缺陷，限制了金属陶瓷涂层的使用范围和应用领域，不利于企业节能绿色发展的目标的实现。
为此，有必要针对上述问题，提出一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨合金陶瓷复合涂层及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨合金陶瓷复合涂层，包括基底层、设于所述基底层上的镍基合金层及设于所述镍基合金层上的纳米陶瓷层，其中，所述镍基合金层与所述纳米陶瓷层的总厚度为100～300μm，所述纳米陶瓷层由质量比为2.5～3.5:1的纳米二氧化锆和纳米碳化硅混合制成，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁10～15％，钴3～8％，钛2～5％，钇0.1～0.4％，余量为镍。
优选的，所述基底层选自低碳钢、316L不锈钢、304不锈钢、轴承钢中的任一种。
优选的，所述纳米陶瓷层的厚度为50～200μm。
优选的，所述纳米二氧化锆和所述纳米碳化硅的粒径为50～150nm。
优选的，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁12.5％，钴5％，钛3％，钇0.25％，余量为镍。
本发明还提供一种耐磨合金陶瓷复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗5～15min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层。
优选的，步骤(1)中，所述基底在打磨、抛光之前还包括表面除油的过程，所述表面除油的过程在50～60℃温度下进行。
优选的，步骤(2)和步骤(3)中，喷涂过程中的喷涂距离200～300mm，喷涂遍数为3～10遍。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的耐磨合金陶瓷复合涂层与基底结合良好，无裂纹，附着力强。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种耐磨合金陶瓷复合涂层，包括基底层、设于所述基底层上的镍基合金层及设于所述镍基合金层上的纳米陶瓷层，其中，所述镍基合金层与所述纳米陶瓷层的总厚度为100～300μm，所述纳米陶瓷层由质量比为2.5～3.5:1的纳米二氧化锆和纳米碳化硅混合制成，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁10～15％，钴3～8％，钛2～5％，钇0.1～0.4％，余量为镍。
本发明还提供一种耐磨合金陶瓷复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗5～15min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层。
下述以具体实施例进行说明本发明中耐磨合金陶瓷复合涂层的制备方法。
实施例1
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗5min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层，其中，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁10％，钴3％，钛2％，钇0.1％，余量为镍；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层，所述纳米陶瓷层种，纳米二氧化锆和纳米碳化硅的质量比为2.5:1。
实施例2
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗10min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层，其中，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁12.5％，钴5％，钛3％，钇0.25％，余量为镍；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层，所述纳米陶瓷层种，纳米二氧化锆和纳米碳化硅的质量比为3:1。
实施例3
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗10min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层，其中，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁15％，钴8％，钛5％，钇0.4％，余量为镍；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层，所述纳米陶瓷层种，纳米二氧化锆和纳米碳化硅的质量比为3.5:1。
上述实施例1～3中的合金陶瓷复合涂层中，所述镍基合金层与所述纳米陶瓷层的总厚度为100～300μm，其中，所述纳米陶瓷层的厚度为50～200μm。通过对上述实施例1～3中的合金陶瓷复合涂层中进行附着力性能测试，结果表明，该合金陶瓷复合涂层与基底结合合力强、不易脱落；在0～200℃条件下与基底的结合力均较好，因此，该合金陶瓷复合涂层具有良好的抗冷热循环性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种耐磨合金陶瓷复合涂层，其特征在于，包括基底层、设于所述基底层上的镍基合金层及设于所述镍基合金层上的纳米陶瓷层，其中，所述镍基合金层与所述纳米陶瓷层的总厚度为100～300μm，所述纳米陶瓷层由质量比为2.5～3.5:1的纳米二氧化锆和纳米碳化硅混合制成，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁10～15％，钴3～8％，钛2～5％，钇0.1～0.4％，余量为镍。
2.根据权利要求1所述的耐磨合金陶瓷复合涂层，其特征在于，所述基底层选自低碳钢、316L不锈钢、304不锈钢、轴承钢中的任一种。
3.根据权利要求1所述的耐磨合金陶瓷复合涂层，其特征在于，所述纳米陶瓷层的厚度为50～200μm。
4.根据权利要求1所述的耐磨合金陶瓷复合涂层，其特征在于，所述纳米二氧化锆和所述纳米碳化硅的粒径为50～150nm。
5.根据权利要求1所述的耐磨合金陶瓷复合涂层，其特征在于，所述镍基合金层包括如下质量百分比的组成：铁12.5％，钴5％，钛3％，钇0.25％，余量为镍。
6.一种耐磨合金陶瓷复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将基底打磨、抛光，分别再去离子水和无水乙醇中超声清洗5～15min，取出，在室温条件下自然晾干；
(2)在上述处理过的基底上喷涂并形成镍基合金层；
(3)将纳米二氧化锆和纳米碳化硅形成悬浮液，采用热喷涂方式，将悬浮液送入热喷涂火焰，在所述镍基合金层上形成纳米陶瓷层。
7.根据权利要求6所述的耐磨合金陶瓷复合涂层所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述基底在打磨、抛光之前还包括表面除油的过程，所述表面除油的过程在50～60℃温度下进行。
8.根据权利要求6所述的耐磨合金陶瓷复合涂层所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，喷涂过程中的喷涂距离200～300mm，喷涂遍数为3～10遍。
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