CN105039965A - 一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层，选用金属镍为金属基，采用三氧化钨、氧化镥等难熔物作为陶瓷相制得的陶瓷涂层涂覆在基体金属表面上，基体金属中的合金元素会向界面处扩散，与涂层中的NiO等物质发生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反应，还原沉淀的活性镍原子与基体金属M形成Ni－M金属键，从而提高了金属陶瓷涂层与基体金属的密着性，而稀土纳米二氧化铈由于活性高能加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，对这些反应起到了促进作用，能较快地建立密着，添加的硼粉与镍粉结合可增强涂层的渗透性，本发明制备工艺简单，所制备的涂层表面硬度高、吸水率低、韧性好不易开裂、分层。
Description
技术领域
本发明涉及金属陶瓷涂层材料技术领域，具体涉及一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层及其制作方法。
背景技术
近年来陶瓷涂层材料是受到广泛关注的陶瓷材料，传统的陶瓷材料具有较大的脆性，不利于陶瓷材料的进一步加工，也导致陶瓷材料在诸多领域的性能略显不足。金属陶瓷涂层是一种既有金属良好的强韧性，又有陶瓷的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合涂层。因此，金属陶瓷涂层在航空、航天等许多领域中获得重要的应用，诸如承受高速、高温燃气冲刷等复杂、恶劣工况条件的火箭发动机部件，通过涂覆金属陶瓷涂层可获得有效防护。现有技术中制备的金属陶瓷涂层在实际应用中存在功能单一成本高、韧性小、强度低、适涂性差等诸多缺陷，限制了金属陶瓷涂层的使用范围和应用领域，不利于企业节能绿色发展的目标的实现。
发明内容
本发明的目的就是提供一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层及其制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：纳米二氧化铈13-18、镍粉30-40、聚甲醛2-4、硼粉15-20、三氧化钨13-15、氧化镥12-16、锯末20-26、太古油5-8、尼龙纤维4-7、氟硅酸钠3-5、3-氨丙基三甲氧基硅烷2-5、适量水。
所述的一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化铈、锯末于630-730℃高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入氟硅酸钠及适量水超声波震荡20-40分钟喷雾干燥，加入太古油搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重；
（2）将三氧化钨加入到球磨机中，喷入雾状的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌匀，加入尼龙纤维，在常温下，进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化钨；
（3）将改性三氧化钨、氧化镥经1515-1610℃高温煅烧2-4小时，冷却加入聚甲醛研磨至200-300目；
（4）将步骤（1）、（3）反应物料搅拌混匀，加入镍粉、硼粉于1100-1200℃高温煅烧3-6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120℃干燥12h，最后1050℃烧制5min即可。
本发明有以下有益效果：本发明选用金属镍为金属基，采用三氧化钨、氧化镥等难熔物作为陶瓷相制得的陶瓷涂层涂覆在基体金属表面上，基体金属中的合金元素会向界面处扩散，与涂层中的NiO等物质发生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反应，还原沉淀的活性镍原子与基体金属M形成Ni－M金属键，从而提高了金属陶瓷涂层与基体金属的密着性，而稀土纳米二氧化铈由于活性高能加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，对这些反应起到了促进作用，能较快地建立密着，添加的硼粉与镍粉结合可增强涂层的渗透性，本发明制备工艺简单，所制备的涂层表面硬度高、吸水率低、韧性好不易开裂、分层。
具体实施方式
所述的一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：纳米二氧化铈17、镍粉37、聚甲醛2、硼粉19、三氧化钨14、氧化镥15、锯末24、太古油5、尼龙纤维7、氟硅酸钠3、3-氨丙基三甲氧基硅烷4、适量水。
制作方法包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化铈、锯末于630-730℃高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入氟硅酸钠及适量水超声波震荡20-40分钟喷雾干燥，加入太古油搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重；
（2）将三氧化钨加入到球磨机中，喷入雾状的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌匀，加入尼龙纤维，在常温下，进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化钨；
（3）将改性三氧化钨、氧化镥经1515-1610℃高温煅烧2-4小时，冷却加入聚甲醛研磨至200-300目；
（4）将步骤（1）、（3）反应物料搅拌混匀，加入镍粉、硼粉于1100-1200℃高温煅烧3-6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120℃干燥12h，最后1050℃烧制5min即可。
使用本发明生产的金属镍陶瓷涂层的技术参数指标如下：
（1）涂覆性能佳、附着性好、硬度高抗冲蚀；
（2）软化起始温度提高了17.4℃；
（3）涂层在耐受50次热震循环后，在试样的棱角处也未有明显剥落，表现出优异的抗热震性能。
Claims (2)
1.一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：纳米二氧化铈13-18、镍粉30-40、聚甲醛2-4、硼粉15-20、三氧化钨13-15、氧化镥12-16、锯末20-26、太古油5-8、尼龙纤维4-7、氟硅酸钠3-5、3-氨丙基三甲氧基硅烷2-5、适量水。
2.根据权利要求1所述的一种表面硬度高的金属镍陶瓷涂层的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化铈、锯末于630-730℃高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入氟硅酸钠及适量水超声波震荡20-40分钟喷雾干燥，加入太古油搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，烘干至恒重；
（2）将三氧化钨加入到球磨机中，喷入雾状的3-氨丙基三甲氧基硅烷拌匀，加入尼龙纤维，在常温下，进行球磨、混合、打散，制得改性三氧化钨；
（3）将改性三氧化钨、氧化镥经1515-1610℃高温煅烧2-4小时，冷却加入聚甲醛研磨至200-300目；
（4）将步骤（1）、（3）反应物料搅拌混匀，加入镍粉、硼粉于1100-1200℃高温煅烧3-6小时，冷却至室温，放入球磨机中研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120℃干燥12h，最后1050℃烧制5min即可。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112226661A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 内蒙金属材料研究所 | 一种耐烧蚀钼合金及其制备方法 |
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2015
- 2015-07-29 CN CN201510453101.9A patent/CN105039965A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112226661A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 内蒙金属材料研究所 | 一种耐烧蚀钼合金及其制备方法 |
| CN112226661B (zh) * | 2020-10-16 | 2021-07-27 | 内蒙金属材料研究所 | 一种耐烧蚀钼合金及其制备方法 |
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