CN104928609A - Co3O4-CrC-Fe纳米材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及Co3O4-CrC-Fe纳米材料及其制备方法，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占57-66份、CrC占18-27份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.15-0.66份；所述微量元素为C、Mo、Mn、Al；其制备方法包括以下步骤：(1)先采用气雾化法制得Co3O4-CrC-Fe的纳米球，然后加入WC；(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Mn、Al制得纳米粉末。本发明的有益效果是：经过不同配比实验，本发明制成的涂层硬度达到HRC70，抗磨损性能优越，适用于耐高温的工件表面改质喷涂，具有一定的铁磁性和绝缘性能。

Description

Co3O4-CrC-Fe纳米材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Co3O4-CrC-Fe纳米材料及其制备方法。
背景技术
热喷涂是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
热喷涂技术与传统表面修复技术相比，具有十分明显的优势，热喷涂材料的研究是21世纪热喷涂发展的决定性因素，也是热喷涂技术发展的驱动。
随着工程机械设备性能不断提高，热喷涂技术的发展主要受制于热喷涂所用材料，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，难以满足被修复工件的使用要求。
发明内容
为了解决传统涂层硬度较低等问题，本发明提供一种Co3O4-CrC-Fe纳米材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占57-66份、CrC占18-27份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.15-0.66份。
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
所述WC作为添加剂加入，能提高材料硬度。
Co3O4-CrC-Fe纳米材料是一种陶瓷合金纳米晶材料，其中含有钴元素，钴材料熔点较高、硬度大，具有铁磁性的，抗拉强度、机械加工性能、热力学性质以及电化学行为方面性能较为优越。由此，加入钴元素能在很大程度上改善基体的韧性及高温硬度，提高材料的强度和耐磨性能。
铬元素材质极硬，有很高的耐腐蚀性，镀在金属上可起保护作用。
铁的加入主要是增加材料的韧性，提高涂层的结合强度。
Co3O4-CrC-Fe纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Co3O4-CrC-Fe的纳米球，然后加入WC；
(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Mn、Al制得纳米粉末。
本发明的有益效果是：本发明制成的纳米材料微观组织结构分布均匀、颗粒完整，具有较好的组织结构和较好的宏观性能。
经过不同配比实验，本发明制成的涂层硬度达到HRC70，抗磨损性能优越，适用于耐高温的工件表面改质喷涂，具有一定的铁磁性和绝缘性能，可用在一些特殊的合金材料上。本发明制成的涂层的结合强度、抓附力较高，喷涂厚度可达4毫米，致密度良好。
本发明所得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。这表明制备的Co3O4-CrC-Fe涂层具有优异的抗磨耐磨损性能，可广泛应用于工业生产和航空航天领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。
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
Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占57份、CrC占27份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.15份。
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
Co3O44-CrC-Fe纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Co3O4-CrC-Fe的纳米球，然后加入WC；
(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Mn、Al制得纳米粉末。
实施例二
Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占66份、CrC占18份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.25份。
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
Co3O4-CrC-Fe纳米材料的制备方法，同实施例一。
实施例三
Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占60份、CrC占22份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.37份。
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
一种Co3O4-CrC-Fe纳米材料的制备方法，同实施例一。
实施例四
Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其组分及各组分的质量份数为Co3O4占62份、CrC占27份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.66份。
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
Co3O4-CrC-Fe纳米材料的制备方法，同实施例一。
采用等离子喷涂技术在以20Co钢为基体的棍类工件上制得Co3O4-CrC-Fe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 Co3O4-CrC-Fe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 0.474 66.4 1006
2 0.523 65.7 963
3 0.574 65.3 975
4 0.663 64.1 956
平均值 0.559 65.4 975
对比组 0.918 29.8 454
采用等离子喷涂技术在以20Co钢为基体的棍类工件上制得Co3O4-CrC-Fe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 Co3O4-CrC-Fe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 74.4713 74.4568 0.0145
2 74.4495 74.4354 0.0141
3 74.2587 74.2445 0.0142
4 74.6979 74.6935 0.0144
对比组 74.4765 74.4423 0.0342
由表1和表2可见，Co3O4-CrC-Fe纳米材料制成的涂层综合性能优异，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.Co3O4-CrC-Fe纳米材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Co3O4占57-66份、CrC占18-27份、Fe占18份、WC占1份、微量元素占0.15-0.66份；
所述微量元素为C、Mo、Mn、Al。
2.Co3O4-CrC-Fe纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）先采用气雾化法制得Co3O4-CrC-Fe的纳米球，然后加入WC；
（2）将步骤（1）中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Mn、Al制得纳米粉末。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1835046A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-19 United Technologies Corporation Wear-resistant coating
CN102912279A (zh) * 2012-10-08 2013-02-06 北京工业大学 兼具高致密性和低脱碳的准纳米结构WC-Co涂层的制备方法
CN103014591A (zh) * 2012-12-18 2013-04-03 苏州赛格瑞新材料有限公司 红外辐射非晶涂层的制备方法
CN104233084A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法

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