CN112442646A - 一种热喷涂耐磨涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：按照质量百分比包括如下组分，钼40‑85%、碳化钼10‑30%、纳米二氧化钛3‑5%、铬0.5‑1.5%，纳米三氧化二铝0.5‑1%、铝9‑13%、硼0‑2%、铁0‑2%。本发明具有不开裂且不会剥落的优点。
Description
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，具体涉及一种热喷涂耐磨涂层。
背景技术
随着社会科技发展以及航空、航海、工业对机械运行环境要求愈发极端，机械运动部件面临着严重的摩擦磨损问题，因此需要高性能的耐磨耐腐蚀层提供保障。另一方面，目前各行各业机械正朝着长寿面、高稳定的方向发展，对设备涂层的性能要求日益提高。而目前所采用的涂层材料和技术都是上世纪70、80年代发展起来的，在可靠性、高寿命、超低摩擦等方面已经不能满足使用要求。近些年适用于极端工况下涂层材料的低摩擦和长寿面是关键技术，因此具有十分重要的意义。
例如，目前大部分发动机运行5年以上就会出现明显的部件磨损，极大的降低了整体性能，随着当今社会骑车的普及和全球范围的节能减排，对机械的可靠性和使用寿命提出了更高的要求。不仅仅是交通运输、航空、核能等高尖端技术迫切要求使用耐高温、耐磨、低摩擦的涂层以保护金属零部件的表面，增加航天等领域关键零部件的工作效率、输出功率和使用寿命。
目前的热喷涂存在的问题为开裂和剥落的问题，因此有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种热喷涂耐磨涂层，其具有不开裂且不会剥落的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：按照质量百分比包括如下组分，钼40-85%、碳化钼10-30%、纳米二氧化钛3-5%、铬0.5-1.5%，纳米三氧化二铝0.5-1%、铝9-13%、硼0-2%、铁0-2%。
优选的，还包含有硅0-8%以质量百分比计。
优选的，还包括有纳米镍2-6%以质量百分比计。
优选的，对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
本发明的另一个目的是提供一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、纳米材料的综合性能要比传统材料的综合性能高很多，由于纳米材料的热膨胀系数可改变，能降低基体与所得涂层件的热膨胀系数差异，可有效解决耐磨涂层的开裂和剥落问题，另外纳米材料构成的涂层与基体的结合强度以及涂层硬度和涂层表观孔隙率方面都会提高；
2、在高温条件下，会生成Mo5Si3有效地促进了三氧化二铝的生长，进而阻碍了涂层的氧化，保护了基体材料；
3、二氧化钛可以降低三氧化二铝的熔点，提高粉末的融化程度，降低涂层的孔隙率，提高涂层与工件表面以及三氧化二铝之间的粘接强度，从而提高涂层的剥落强度以及减少开裂的程度。
具体实施方式
对本发明做进一步说明。
实施例1：一种热喷涂耐磨涂层，按照质量百分比包括如下组分，钼50%、碳化钼30%、纳米二氧化钛3%、铬0.5%，纳米三氧化二铝0.5%、铝9%、硼1%、铁1%。
还包含有硅3%以质量百分比计。
还包括有纳米镍2%以质量百分比计。
对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
实施例2：一种热喷涂耐磨涂层，按照质量百分比包括如下组分，钼55%、碳化钼20%、纳米二氧化钛3%、铬1%，纳米三氧化二铝0.5%、铝12%、硼1%、铁1%。
还包含有硅0.5%以质量百分比计。
还包括有纳米镍6%以质量百分比计。
对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
实施例3：一种热喷涂耐磨涂层，按照质量百分比包括如下组分，钼60%、碳化钼10%、纳米二氧化钛5%、铬1.5%，纳米三氧化二铝1%、铝10%、硼0.5%、铁2%。
还包含有硅8%以质量百分比计。
还包括有纳米镍2%以质量百分比计。
对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
实施例4：一种热喷涂耐磨涂层，按照质量百分比包括如下组分，钼60%、碳化钼10%、纳米二氧化钛5%、铬1%，纳米三氧化二铝1%、铝13%、硼2%、铁2%。
还包含有硅3%以质量百分比计。
还包括有纳米镍3%以质量百分比计。
对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
实施例5：一种热喷涂耐磨涂层，按照质量百分比包括如下组分，钼55%、碳化钼20%、纳米二氧化钛3%、铬1%，纳米三氧化二铝0.5%、铝11%、硼1%、铁1%。
还包含有硅4%以质量百分比计。
还包括有纳米镍3.5%以质量百分比计。
对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
一种热喷涂耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
上述纳米二氧化钛由上海东誉化工科技有限公司购买得到，上述纳米镍可由苏州长湖纳米科技有限公司购买得到，铝锆偶联剂可向佛山市景鼎塑料化工有限公司购买得到，
将购买得到的铝锆偶联剂足量地放置于异丙醇溶液中，加入含有三异丙氧基铝的甲醇溶液中，三异丙氧基铝的甲醇溶液浓度为30-80%，在100℃的条件下充分反应，这个过程中加入足量的己二酸，加热回流充分反应后得到含羧基的铝锆偶联剂。
检测试验：对实施例1-5进行实验结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 剥落强度（MPa） | 680 | 673 | 667 | 663 | 662 |
| 维氏硬度（HV） | 480 | 500 | 450 | 510 | 490 |
| 摩擦系数 | 0.18 | 0.17 | 0.16 | 0.15 | 0.16 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：按照质量百分比包括如下组分，钼40-85%、碳化钼10-30%、纳米二氧化钛3-5%、铬0.5-1.5%，纳米三氧化二铝0.5-1%、铝9-13%、硼0-2%、铁0-2%。
2.根据权利要求1所述的一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：还包含有硅0-8%以质量百分比计。
3.根据权利要求1所述的一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：还包括有纳米镍2-6%以质量百分比计。
4.根据权利要求3所述的一种热喷涂耐磨涂层，其特征在于：对纳米镍进行预处理，包括如下步骤：
步骤1：在纯水中加入足量的纳米镍，充分搅拌后，置于超声波清洗器中，得到预处理后的纳米镍浆料；
步骤2：将步骤1得到的纳米镍浆料置于反应釜中，并加入含有羧基的铝锆偶联剂，控制反应温度为30℃，PH控制为8，搅拌转速为1500r/min，控制反应时间为1h；
步骤3：对步骤2得到的纳米镍做过滤、洗涤、干燥、研磨、过筛处理，即可得到改性纳米镍。
5.一种如权利要求1-4所述的热喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤
步骤1：按照相应的质量分数比例准备混合粉末，将混合粉末进行研磨；
步骤2：对喷涂的工件表面进行喷砂处理，粗化工件表面；
步骤3：采用热喷涂的方式对工件表面进行喷涂处理，温度控制在200-350℃之间。
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