CN104946953A - 一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料及制备方法，包括以下质量百分比的组分：Co占12％～19％，Mn占18％～25％，Cr2O3占45～56％，Ti占10％～14％，辅料占0.33％～0.66％，微量添加剂占0.5％～1.5％。方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。本发明中各组分的组合及配比合理，按照本发明的技术方案制成的涂层，具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，从而极大的改善了零部件的使用性能，延长零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及等离子喷涂技术领域，具体是一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料及制备方法。
背景技术
等离子喷涂技术是目前较为常用的一种零部件性能改善的手段。可以在零部件生产加工过程中对零部件进行等离子喷涂处理，从而在零部件表面形成涂层，以进一步改善零部件的使用性能，也可以在零部件使用一段时间后出现磨损、裂纹时，对零部件进行修复处理，一方面使零部件的结构尺寸符合实际使用的需求，另一方面利用涂层使零部件的性能达到甚至超过零部件的初始性能，以到达延长零部件使用寿命的目的。但是，传统的涂层材料由于搭配不合理，制成涂层后，结合强度差、气孔率高、硬度低，零部件的性能并未得到显著的改善，迫切需求一种新的组分搭配，在等离子喷涂的技术上，实现对零部件性能的显著改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料及制备方法。
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Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，包括以下质量百分比的组分：
Co占12％～19％，Mn占18％～25％，Cr2O3占45～56％，Ti占10％～14％，辅料占0.33％～0.66％，微量添加剂占0.5％～1.5％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
所述微量添加剂为WC，增加材料的硬度。
部分组分的性能如下：
Co：即钴，银白色铁磁性金属，表面抛光后有淡蓝光泽，比较硬而脆，在硬度、抗拉强度性能方面与铁和镍类似。
Cr2O3：浅绿至深绿色细小六方结晶，结晶体极硬。极稳定，即使在红热下通入氢气亦无变化，加入后能够改善整体的耐火性能。
Ti：密度小，机械强度大，在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀，耐腐蚀性较强。
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
本发明的有益效果是：本发明中各组分的组合及配比合理，按照本发明的技术方案制成的涂层，具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，从而极大的改善了零部件的使用性能，延长零部件的使用寿命。
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为本发明制成的涂层的组织结构及晶体形貌图；
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Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，包括以下质量百分比的组分：
Co占12.5％，Mn占22％，Cr2O3占52％，Ti占12％，辅料占0.5％，微量添加剂占1％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
所述微量添加剂为WC。
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
实施例二：
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，包括以下质量百分比的组分：
Co占19％，Mn占24.9％，Cr2O3占45，Ti占10％，辅料占0.6％，微量添加剂占0.5％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
所述微量添加剂为WC。
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
实施例三：
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，包括以下质量百分比的组分：
Co占18.17％，Mn占18％，Cr2O3占48％，Ti占14％，辅料占0.33％，微量添加剂占1.5％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
所述微量添加剂为WC。
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
实施例四：
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，包括以下质量百分比的组分：
Co占12％，Mn占18.6％，Cr2O3占56％，Ti占12％，辅料占0.4％，微量添加剂占1％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
所述微量添加剂为WC。
一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
为了论证本发明的实际效果和性能，特采用等离子技术在模具上制得Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层，将实施例一至实施例四实施后，分别测试了结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能，并利用XRD对涂层进行了相结构分析。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 | 0.473 | 66.7 | 987 |
| 实施例二 | 0.481 | 64.6 | 944 |
| 实施例三 | 0.557 | 64.2 | 1089 |
| 实施例四 | 0.502 | 63.4 | 1164 |
| 平均值 | 0.503 | 65.3 | 1046 |
| 对比组 | 0.956 | 23.4 | 367 |
其中，对比组为普通的涂层。
磨损性能试验数据如下：
| 编号 | 磨损前(g) | 磨损后(g) | 磨损量(mg) |
| 1 | 58.8965 | 58.8942 | 23 |
| 2 | 58.7845 | 58.7799 | 46 |
| 3 | 58.4542 | 58.4498 | 44 |
| 4 | 58.7453 | 58.7401 | 52 |
| 对比组 | 58.9356 | 58.9009 | 347 |
参照图1并结合上述实验对比数据可知，制得的纳米材料形貌有丝状或条状，但分布均匀、颗粒完整具有较好的组织结构和较好的宏观性能。硬度达到HRC51，具有一定的硬度和抗磨损性能。由于材料硬度有一定的降低但可获得较高的结合强度，而且成本较低用于涂层表面材料或底层材料均可。涂层可或的更大厚度，厚度可达4.5毫米，因此不会开裂，涂层韧性、结合度高，极大的提升了涂层的堆积厚度。此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Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层具有优异的抗磨粒磨损性能，可广泛应用于工业生产和航空航天领域。
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Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：
Co占12％～19％，Mn占18％～25％，Cr2O3占45～56％，Ti占10％～14％，辅料占0.33％～0.66％，微量添加剂占0.5％～1.5％；
所述辅料由W、Ni、Fe、Sn、Al按照1︰1.2︰3︰1.4︰3的比例混合。
2.根据权利要求1所述的一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料，其特征在于：所述微量添加剂为WC。
3.根据权利要求1所述的一种Co-Mn-Cr2O3-Ti涂层材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：所述Co、Mn、Cr2O3、Ti均采用气雾化法制得纳米球，再采用活性剂保护法混合微量添加剂和辅料制成的纳米粉末，最终采用等离子喷涂工艺喷涂在零件表面形成涂层。
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