CN104264097A - 一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 - Google Patents
一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104264097A CN104264097A CN201410465292.6A CN201410465292A CN104264097A CN 104264097 A CN104264097 A CN 104264097A CN 201410465292 A CN201410465292 A CN 201410465292A CN 104264097 A CN104264097 A CN 104264097A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cbn
- coating
- tio
- preparation
- tio2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明涉及一种CBN-TiO2涂层及其制备方法,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:CBN为72%~85%,TiO2占12%~25%,Al2O3为2%,微量元素1%。制备方法的步骤为:先对CBN、TiO2、Al2O3材料采用化学气象沉积法制得纳米球,再采用活性剂保护法混合了微量元素制得纳米粉末,最后通过等离子喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。本发明解决了现有涂层耐磨性较差、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
技术领域
本发明涉及再制造工程技术领域,具体是一种CBN-TiO2涂层及其制备方法。
背景技术
对于设备上磨损情况比较严重的零部件,常常在零部件的外表面采取喷涂的方式喷涂上由一定混合材料制成的涂层,以改善零件的强度和耐磨性,常用的喷涂方式有等离子喷涂和超音速火焰喷涂。等离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。等粒子喷涂是利用等离子弧进行的,离子弧是压缩电弧,与自由电弧相比较,其弧柱细,电流密度大,气体电离度高,因此具有温度高,能量集中,弧稳定性好等特点。
但是,传统的涂层的材料搭配不合理,存在着耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题,影响到零部件的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种CBN-TiO2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CBN-TiO2涂层,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为72%~85%,TiO2占12%~25%,Al2O3为2%,微量元素1%。
所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
一种CBN-TiO2涂层的制备方法,所述步骤为:先对CBN、TiO2、Al2O3材料采用化学气象沉积法制得纳米球,再采用活性剂保护法混合了微量元素制得纳米粉末,最后通过等离子喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。
立方氮化硼CBN是仅次于金刚石的第二硬材料,具有良好的物理、化学性能,弹性模量与金刚石接近,热稳定性比金刚石高,Al2O3具有较高的强度和韧性,可提高50%,并添加微量元素可提高涂层的结合度、抓附力。
本发明的有益效果是:本发明解决了现有涂层耐磨性较差、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8.5%~14.4%,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。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面对本发明进一步阐述。
实施例一:
一种CBN-TiO2涂层,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为75%,TiO2占22%,Al2O3为2%,微量元素1%。
所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
一种CBN-TiO2涂层的制备方法,所述步骤为:先对CBN、TiO2、Al2O3材料采用化学气象沉积法制得纳米球,再采用活性剂保护法混合了微量元素制得纳米粉末,最后通过等离子喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。
实施例二:
一种CBN-TiO2涂层,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为85%,TiO2占12%,Al2O3为2%,微量元素1%。
所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
一种CBN-TiO2涂层的制备方法与实施例一相同。
实施例三:
一种CBN-TiO2涂层,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为80%,TiO2占17%,Al2O3为2%,微量元素1%。
所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
一种CBN-TiO2涂层的制备方法与实施例一相同。
实施例四:
一种CBN-TiO2涂层,包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为72%,TiO2占25%,Al2O3为2%,微量元素1%。
所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
一种CBN-TiO2涂层的制备方法与实施例一相同。
为了论证本发明的实际效果,特采用等离子喷涂工艺在12CrNi3A渗碳模具钢基体上制备了CBN-TiO2涂层,将实施例一至实施例四实施后,分别测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末济涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。实验结果如下:
编号 | 孔隙率(AREA%) | 结合强度(MPa) | 显微硬度(HV) |
实施例一 | 0.545 | 77.6 | 1365 |
实施例二 | 0.426 | 72.7 | 1236 |
实施例三 | 0.478 | 74.1 | 1326 |
实施例四 | 0.513 | 73.6 | 1298 |
平均值 | 0.491 | 74.5 | 1306 |
对比组 | 0.825 | 60 | 799 |
其中,对比组为12CrNi3A渗碳模具钢基体。
本发明中的CBN含量较高,硬度最高可到HRC74。密度可达2.47g/cm3,喷涂厚度可达1毫米,致密度良好为0.82,适用于等离子喷涂,可用喷涂钢材有:2Cr13、4Cr13、9Cr18、4Cr5W2VSi、8Cr3等等。还可喷涂一些对硬度要求比较高的工件或工具钢表面处理,以提高工件表面硬度和耐磨性。
另外,本发明进行了三组磨损量测试实验,每组实验中均测试了实施例一至实施例四中的磨损量,将平均数据进行统计,并与对比组进行对比,相关数据如下:
编号 | 磨损前平均值(g) | 磨损后平均值(g) | 磨损量平均值(mg) |
实验1 | 48.2544 | 48.2532 | 12 |
实验2 | 48.5651 | 48.5641 | 10 |
实验3 | 48.6325 | 48.6313 | 12 |
对比组 | 48.6525 | 48.6398 | 127 |
有上述实验数据可以看出,本发明涉及的纳米涂层材料优于传统涂层材料,硬度高、耐磨性好与传统合金材料相比有着很大的进步。在相同的条件下,12CrNi3A的磨损量是CBN-TiO2涂层的11倍,这表明等离子制备的CBN-TiO2涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。
本发明使用了CBN-TiO2超细硬质合金复合材料,对复合材料的组织结构、密度、抗弯强度等性能进行了研究。结果表明:得到的复合材料相对密度可达94.2%,弥散立方氮化硼颗粒与超细硬质合金基体之间没有明显的间隙,CBN-TiO2复合材料的抗弯强度为750MPa,摩擦系数稳定性变好,摩擦系数最小。
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,本发明不受步骤实施例的限制,步骤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 (3)
1.一种CBN-TiO2涂层,其特征在于:包括以下组分:CBN、TiO2、Al2O3和微量元素,各组分所含质量百分比如下:
CBN为72%~85%,TiO2占12%~25%,Al2O3为2%,微量元素1%。
2.根据权利要求1所述的一种CBN-TiO2涂层,其特征在于:所述微量元素包括Ni、Cr、Si、B、Mo。
3.一种CBN-TiO2涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤为:先对CBN、TiO2、Al2O3材料采用化学气象沉积法制得纳米球,再采用活性剂保护法混合了微量元素制得纳米粉末,最后通过等离子喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410465292.6A CN104264097A (zh) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | 一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410465292.6A CN104264097A (zh) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | 一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104264097A true CN104264097A (zh) | 2015-01-07 |
Family
ID=52155667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410465292.6A Pending CN104264097A (zh) | 2014-09-11 | 2014-09-11 | 一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104264097A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104630683A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 江西恒大高新技术股份有限公司 | 一种可抗流化床灰冲刷和结垢的电弧喷涂材料 |
CN104827204A (zh) * | 2015-05-09 | 2015-08-12 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种Co-Mn-Si-Fe纳米焊层及制备方法 |
CN104988359A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-21 | 安徽再制造工程设计中心有限公司 | 一种Co-ZrO2-Ni-Fe涂层材料及制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040137261A1 (en) * | 2000-12-07 | 2004-07-15 | Allan Lunnerfjord | Doctor or coater blade and method in connection with its manufacturing |
CN102086503A (zh) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | 西门子公司 | 掩蔽材料、掩蔽层、用于掩蔽基材的方法以及用于涂覆基材的方法 |
CN103290402A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 财团法人工业技术研究院 | 提供防护性与导热性涂层的方法 |
-
2014
- 2014-09-11 CN CN201410465292.6A patent/CN104264097A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040137261A1 (en) * | 2000-12-07 | 2004-07-15 | Allan Lunnerfjord | Doctor or coater blade and method in connection with its manufacturing |
CN102086503A (zh) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | 西门子公司 | 掩蔽材料、掩蔽层、用于掩蔽基材的方法以及用于涂覆基材的方法 |
CN103290402A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 财团法人工业技术研究院 | 提供防护性与导热性涂层的方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104630683A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 江西恒大高新技术股份有限公司 | 一种可抗流化床灰冲刷和结垢的电弧喷涂材料 |
CN104630683B (zh) * | 2015-02-09 | 2017-02-22 | 江西恒大高新技术股份有限公司 | 一种可抗流化床灰冲刷和结垢的电弧喷涂材料 |
CN104827204A (zh) * | 2015-05-09 | 2015-08-12 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种Co-Mn-Si-Fe纳米焊层及制备方法 |
CN104988359A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-21 | 安徽再制造工程设计中心有限公司 | 一种Co-ZrO2-Ni-Fe涂层材料及制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104388885A (zh) | 一种高硬度Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法 | |
CN104294205B (zh) | 一种ZrO2‑HfO2涂层及其制备方法 | |
CN105256306B (zh) | 基于混合粉末的高致密度冷喷涂金属沉积体的制备方法 | |
CN107354421B (zh) | 一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法 | |
CN104372336A (zh) | 一种WC-TiO2-Mo涂层及其制备方法 | |
CN104264024B (zh) | 一种Ni45-ZrO2纳米涂层及其制备方法 | |
CN104451514A (zh) | 一种SiC-Al2O3纳米涂层及其制备方法 | |
CN104264097A (zh) | 一种CBN-TiO2涂层及其制备方法 | |
CN111778471A (zh) | 一种耐磨减摩铁基非晶复合涂层及其制备方法 | |
CN104264025A (zh) | 一种Ni45-WC纳米涂层及其制备方法 | |
CN104294203A (zh) | 一种Al2O3-TiO2纳米涂层及其制备方法 | |
CN104388884A (zh) | 一种耐磨Ni45-WC纳米涂层及其制备方法 | |
CN104264096A (zh) | 一种Ni60B-Al2O3纳米涂层及其制备方法 | |
CN104372337A (zh) | 一种Ni-TiO2纳米涂层及其制备方法 | |
CN104233165A (zh) | 一种CBN-TiO2纳米涂层及其制备方法 | |
CN104928534A (zh) | Ni-Cr-B-Mo纳米材料及其制备方法 | |
CN104388877A (zh) | 一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法 | |
CN104357786A (zh) | 一种Ni60B-CBN纳米涂层及其制备方法 | |
CN104264095A (zh) | 一种CBN-WC-10Co纳米涂层 | |
CN104451516A (zh) | 一种WC-SiC纳米涂层及其制备方法 | |
CN104388876B (zh) | 一种WC-HfO2纳米涂层及其制备方法 | |
CN104928615A (zh) | 一种钛合金表面La2O3调控碳化钛涂层制备的方法 | |
CN104388883A (zh) | 一种wc-cbn纳米涂层及其制备方法 | |
CN104233166A (zh) | 一种CBN-Al2O3纳米涂层及其制备方法 | |
CN104451511A (zh) | 一种Ni60B-ZrO2纳米涂层及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150107 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |