CN104831212A - 一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料及其制备方法 - Google Patents

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程敬卿
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Abstract

本发明涉及一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Fe占24-35份、Al2O3占45-62份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.17-0.49份，所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr，其制备方法为：采用气雾化法制得Fe-Al2O3-Mo的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合Mn、Sn、B、Cr制得纳米粉末。本发明综合性能优于传统涂层材料，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，普通材料的磨损量是Fe-SiC-Mo涂层的2.7倍左右。

Description

一种硬质Fe-Al2O3-Mo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-Al2O3-Mo材料及其制备方法。
背景技术
随着中国热喷涂技术的发展与提高，对喷涂层质量要求也愈来愈高。近年来美国等国家发展起来的高速燃气(HVOF)法是制备高质量涂层的一种硬质新的工艺方法。由于超音速火焰喷涂方法具有很多优点，目前国内已先后从国外引进近十几台设备，在各工业部门发挥着重要作用。
热喷涂技术的发展符合我国节能减排的政策要求，也是世界工业发展的趋势。热喷涂技术发展迅速，然而，传统的喷涂技术使用的材料结合强度差、气孔率高、耐磨性差的问题却始终存在，使得喷涂后的工件不能达到在特定条件或恶劣条件下的生产要求，仍需时常更换，对生产效率的推动效果不明显，阻碍了热喷涂技术的普及。
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-Al2O3-Mo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-Al2O3-Mo材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占24-35份、Al2O3占45-62份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.17-0.49份，所述TiO2作为添加剂加入，能提高材料的硬度和结合强度。
Al2O3也称刚玉，主要有3种晶型，即γ-Al2O3、β-Al2O3、α-Al2O3。在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。α-Al2O3形属于六方最密堆积，熔点，硬度高，不溶于酸碱耐腐蚀，绝缘性好，用作涂层材料能有效增强涂层耐磨性、硬度以及耐腐蚀性。
Mo的纯金属是银白色，非常坚硬。把少量Mo加到纳米涂层之中，可提高纳米涂层硬度。
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
Sn在空气中表面生成二氧化锡保护膜而稳定。
Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Fe-Al2O3-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Mn、Sn、B、Cr制得纳米粉末。
本发明的有益效果是：
本发明制成的Fe-Al2O3-Mo纳米涂层的硬度可达HRC45，喷涂厚度可达4毫米，涂层密度可达8.94g/cm3,本发明综合性能优于传统涂层材料，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，普通材料的磨损量是Fe-SiC-Mo涂层的2.7倍左右，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。
本发明强度好，耐磨，来源广泛，价格低廉，一般用于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，适用于多种钢材，适合一些材料表面需要硬化，但价格低廉，节省成本，又达到硬化材料目的的使用条件。
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-Al2O3-Mo材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占24份、Al2O3占45份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.17份。
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Fe-Al2O3-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Mn、Sn、B、Cr制得纳米粉末。
实施例二：
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占28份、Al2O3占49份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.35份。
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料的制备方法，同实施例一。
实施例三：
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占32份、Al2O3占57份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.41份。
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料的制备方法，同实施例一。
实施例四：
一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占35份、Al2O3占62份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.49份。
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
一种硬质Fe-Al2O3-Mo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-Al2O3-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-Al2O3-Mo纳米涂层与20Co钢基体的性能对比实验结果：
实验组编号 孔隙率(AREA％) 结合强度(MPa) 显微硬度(HV)
1 0.563 77.3 467
2 0.675 78.8 563
3 0.462 79.5 564
4 0.478 80.8 656
平均值 0.482 79.1 660
对比组 0.747 63.3 433
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-Al2O3-Mo涂层，带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的磨损量对比实验结果见表2：
表2 Fe-Al2O3-Mo纳米涂层与20Co钢基体的磨损量对比实验结果：
实验组编号 磨损前(g) 磨损后(g) 磨损量(g)
1 67.4654 67.4661 0.0057
2 67.5464 67.6465 0.0068
3 67.8931 67.6714 0.0071
4 67.9547 67.3571 0.0063
对比组 67.5419 67.7785 0.0169
由表1和表2可见，Fe-Al2O3-Mo纳米涂层的综合性能优异，耐磨性好。
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)

1.一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Fe占24-35份、Al2O3占45-62份、Mo占17份、TiO2占1份、微量元素占0.17-0.49份；
所述微量元素为Mn、Sn、B、Cr。
2.一种硬质Fe-Al2O3-Mo材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Fe-Al2O3-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Mn、Sn、B、Cr制得纳米粉末。
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