CN104451509A

CN104451509A - 一种Ni-Cu-W涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN104451509A
Application number: CN201410603733.4A
Authority: CN
Inventors: 程敬卿
Original assignee: Anhui Ding Heng Manufacturing Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Anhui Ding Heng Manufacturing Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及一种Ni-Cu-W涂层及其制备方法，包括以下组分：Ni、Cu、W、助剂和微量元素，所述各组分所占的质量百分数如下：Ni为16％～27％，Cu为21％～42％，W为33％～56％，助剂为2％，微量元素为1％。制备方法的步骤为：先对Ni、Cu、W材料采用干式粉碎法制得纳米球，接着采用活性剂保护法混合了微量元素并添加助剂制得纳米粉末，最后利用超音速火焰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，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。

Description

一种Ni-Cu-W涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及喷涂涂层技术领域，具体是一种Ni-Cu-W涂层及其制备方法。

背景技术

众所周知，在一些工件的表面喷涂上一定材料混合制成的涂层，可以改善该工件的综合力学性能，或者是在磨损的工件表面上喷涂涂层，使其性能综合力学性能得以提升。常用的喷涂方式有超音速火焰喷涂HVOF、等离子喷涂等，对于超音速喷涂主要是依靠大幅度提高喷涂颗粒的速度来获得高质量的涂层,即：高的燃烧室压力→高的燃流速度→高的颗粒飞行速度→高的涂层质量。

而现有的涂层存在着耐磨性较差、耐腐蚀性较低的问题，使用寿命较短，影响到基体的正常使用，且频繁的更换基体费时费力，维修、维护的成本较高，给人们的正常使用带来不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Ni-Cu-W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Ni-Cu-W涂层，包括以下组分：Ni、Cu、W、助剂和微量元素，所述各组分所占的质量百分数如下：

Ni为16％～27％，Cu为21％～42％，W为33％～56％，助剂为2％，微量元素为1％。

所述助剂为CBN，由于材料硬度不高,所以添加了助剂2％CBN来提高硬度。

所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Ni-Cu-W涂层的制备方法，所述步骤为：先对Ni、Cu、W材料采用干式粉碎法制得纳米球，接着采用活性剂保护法混合了微量元素并添加助剂制得纳米粉末，最后利用超音速火焰喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。

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。

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：

Ni为16％，Cu为36％，W为45％，助剂为2％，微量元素为1％。

所述微量元素包括Go、Si、B。

实施例二：

Ni为27％，Cu为30％，W为40％，助剂为2％，微量元素为1％。

所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Ni-Cu-W涂层的制备方法与实施例一相同。

实施例三：

Ni为20％，Cu为42％，W为35％，助剂为2％，微量元素为1％。

所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Ni-Cu-W涂层的制备方法与实施例一相同。

实施例四：

Ni为20％，Cu为21％，W为56％，助剂为2％，微量元素为1％。

所述微量元素包括Go、Si、B。

一种Ni-Cu-W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，特采用超音速火焰喷涂工艺在20Cr模具钢基体上制备了Ni-Cu-W涂层。将实施例一至实施例四实施后，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	0.612	74.2	1254
实施例二	0.426	71.6	1236
				实施例三	0.523	77.3	1123
实施例四	0.513	73.6	1298
				平均值	0.518	74.1	1228
对比组	0.825	59	866

其中，对比组为20Cr基体。

本发明采用的材料是应用最广泛的机械工程材料，强度好，耐磨，来源广泛，价格低廉，一般都用在常温下工作的机械零部件，作滑动表面的硬面涂层及磨损部位的尺寸修复。经过不同比例的配比可以使Ni-Cu-W涂层的硬度达到HRC68，涂层厚度可达3毫米。经过多次试验得出Ni-Cu-W涂层的结合强度、组织的致密度较好，涂层密度在8.96g/cm³。

本发明涉及的涂层材料适合多种钢材，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。

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	43.5982	43.5972	10
实验2	43.2584	43.2569	15
				实验3	43.5687	43.5679	8
对比组	43.2547	43.2432	115

本发明涉及的纳米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较大的进步。在相同的条件下20Cr的磨损量是Ni-Cu-W涂层的10倍，这表明HVOF制备的Ni-Cu-W涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。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。

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

1.一种Ni-Cu-W涂层，其特征在于：包括以下组分：Ni、Cu、W、助剂和微量元素，所述各组分所占的质量百分数如下：

2.根据权利要求1所述的一种Ni-Cu-W涂层，其特征在于：所述助剂为CBN。

3.根据权利要求1所述的一种Ni-Cu-W涂层，其特征在于：所述微量元素包括Go、Si、B。

4.一种Ni-Cu-W涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤为：先对Ni、Cu、W材料采用干式粉碎法制得纳米球，接着采用活性剂保护法混合了微量元素并添加助剂制得纳米粉末，最后利用超音速火焰喷涂设备喷涂在基体上形成涂层。