CN106048493A - 一种Fe‑Gr‑W‑Ti纳米涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Fe‑Gr‑W‑Ti纳米涂层及其制备方法，其组分及各组分的质量份数为Fe占20份‑30份、Gr占40份‑50份、W占5份‑10份、Ti占26份‑39份、CBN占6份‑9份、微量元素占4.75份；制备方法包括以下步骤：(1)采用干式粉碎法制得Fe‑Gr‑W‑Ti的纳米球；(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用表面活性剂保护法混合GO、Mo、B、Si和CBN制得纳米粉末；(3)将步骤(2)中制得的混合物采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体表面制备Fe‑Gr‑W‑Ti纳米涂层。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。
Description
技术领域
本发明涉及热喷涂材料技术领域，具体说是一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层及其制备方法。
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，然后借助焰流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。
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。新型热喷涂材料需要弥补这些缺陷，采用新工艺、新方法、新配方制得具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性，微观组织结构均匀，综合力学性能优良的材料成为人们迫切的需求。
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Fe-Gr-W-Ti纳米涂层及其制备方法。
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Fe-Gr-W-Ti纳米涂层，其组分及各组分的质量份数为Fe占20份-30份、Gr占40份-50份、W占5份-10份、Ti占26份-39份、CBN占6份-9份、微量元素占4.75份。
所述微量元素为Mo、B、Si，微量元素中添加有GO，即氧化石墨烯，所述GO、Mo、B、Si的质量配比为1:0.75:0.5:1。
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用干式粉碎法制得Fe-Gr-W-Ti的纳米球；
(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用表面活性剂保护法混合GO、Mo、B、Si和CBN制得纳米粉末；
(3)将步骤(2)中制得的混合物采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体表面制备Fe-Gr-W-Ti纳米涂层。
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，整体提高了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Fe-Gr-W-Ti纳米涂层，其组分及各组分的质量份数为Fe占20份、Gr占40份、W占5份、Ti占26份、CBN占6份、微量元素占4.75份。
所述微量元素为Mo、B、Si，微量元素中添加有GO，所述GO、Mo、B、Si的质量配比为1:0.75:0.5:1。
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用干式粉碎法制得Fe-Gr-W-Ti的纳米球；
(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用表面活性剂保护法混合GO、Mo、B、Si和CBN制得纳米粉末；
(3)将步骤(2)中制得的混合物采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体表面制备Fe-Gr-W-Ti纳米涂层。
实施例二：
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层，其组分及各组分的质量份数为Fe占30份、Gr占50份、W占10份、Ti占39份、CBN占9份、微量元素占4.75份。
所述微量元素为Mo、B、Si，微量元素中添加有GO，所述GO、Mo、B、Si的质量配比为1:0.75:0.5:1。
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层的制备方法，与实施例一相同。
实施例三：
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层，其组分及各组分的质量份数为Fe占25份、Gr占45份、W占8份、Ti占30份、CBN占8份、微量元素占4.75份。
所述微量元素为Mo、B、Si，微量元素中添加有GO，所述GO、Mo、B、Si的质量配比为1:0.75:0.5:1。
一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层的制备方法，与实施例一相同。
采用超音速喷涂技术在4Cr13模具钢基体上制得Fe-Gr-W-Ti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-Gr-W-Ti纳米涂层与无涂层4Cr13模具钢基体性能对比实验结果：
| 实验组编号 | 孔隙率(AREA％) | 结合强度(MPa) | 显微硬度(HV) |
| 1 | 0.520 | 65.8 | 966 |
| 2 | 0.483 | 67.6 | 946 |
| 3 | 0.518 | 65.5 | 972 |
| 平均值 | 0.507 | 66.3 | 961 |
| 对比组 | 0.693 | 60.2 | 892 |
采用超音速喷涂技术在4Cr13模具钢基体上制得Fe-Gr-W-Ti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-Gr-W-Ti纳米涂层与4Cr13模具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 | 58.5674 | 58.5647 | 0.0027 |
| 2 | 58.5741 | 58.5709 | 0.0032 |
| 3 | 58.3894 | 58.3854 | 0.0040 |
| 对比组 | 58.9617 | 58.9529 | 0.0088 |
由表1和表2可见，Fe-Gr-W-Ti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Fe-Gr-W-Ti纳米涂层，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Fe占20份-30份、Gr占40份-50份、W占5份-10份、Ti占26份-39份、CBN占6份-9份、微量元素占4.75份；
所述微量元素为Mo、B、Si，微量元素中添加有GO，所述GO、Mo、B、Si的质量配比为1:0.75:0.5:1。
2.一种Fe-Gr-W-Ti纳米涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用干式粉碎法制得Fe-Gr-W-Ti的纳米球；
(2)将步骤(1)中制得的纳米球采用表面活性剂保护法混合GO、Mo、B、Si和CBN制得纳米粉末；
(3)将步骤(2)中制得的混合物采用超音速火焰喷涂工艺在4Cr13模具钢基体表面制备Fe-Gr-W-Ti纳米涂层。
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