一种双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法

本发明属于热喷涂和表面工程，具体涉及到一种双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法。

背景技术：

1、大气等离子喷涂技术基于等离子体的产生和利用。在这个过程中，气体被加热并电离，形成等离子体。然后，粉末被注入等离子体，通过喷嘴喷射到工件表面，形成涂层。与其他表面工程技术相比，大气等离子喷涂通常具有较高的沉积效率，能够快速形成均匀、致密的涂层。

2、现有技术中，经常将合金耐磨涂层用于机械工业设备中，而nicr合金为具有代表性的金属材料，其由于耐磨涂层具有很好的高温稳定性，这使得它在高温环境下能够保持相对良好的性能，可以很大程度上提高机械的服役寿命，对于高温工业设备上的应用非常重要。但其性能仍然存在很多局限性，其在实际应用存在的热疲劳、沉积均匀性、硬度、附着性等缺陷，会导致其本身性能受到很大限制，不足以满足一些极端磨损环境中的应用，并且由于制备工艺的影响，nicr涂层可能展现出一定的表面粗糙度。这些局限性都会影响其摩擦学性能以及在实际运用中的效果。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中合金耐磨涂层制备时存在的问题，提出了本发明，使用本发明中创造性的方法显著提高了涂层的耐磨性，同时降低了摩擦系数，实现了高性能合金耐磨涂层的可控沉积。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤，

4、准备耐磨涂层用的原料；

5、将所需要的原料倒入球磨罐中进行研磨；

6、将研磨好的材料倒入搅拌机进行搅拌，混合均匀，在搅拌过程中加入粘结剂进行包覆作业；

7、采用大气等离子喷涂对不锈钢基体进行喷涂。

8、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：喷涂前对不锈钢基体进行处理，具体为，用乙醇对不锈钢基体表面进行超声清洗以去除油污等杂质，清洗完成后放入烘箱烘干处理；随后用粒度为24目的棕刚玉砂对待喷涂的不锈钢表面进行喷砂粗化处理，粗化后的颗粒粗糙度控制在2-8μm。

9、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述研磨的时间为2小时。

10、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述原料为mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末。

11、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述mo粉末和bn粉末的质量相同。

12、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末的质量占比分别为1～15%、1～15%和70%～98%。

13、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末的质量占比分别为10%、10%和80%。

14、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：涂层时的参数为，电流500 a，ar气流量为35 l/min，h2流量6 l/min，送粉速率为28～36g/min，喷涂距离90～120 mm，喷涂枪的平移速度200 mm/s，涂层厚度为300 μm。

15、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述ni20cr粉末中，ni和cr的质量百分比分别为80%和20%。

16、作为本发明中双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法的一种优选方案，其中：所述粘结剂为丙烯酸聚硅氧烷，搅拌时粘结剂的质量占比为40%。

17、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：通过引入掺杂的润滑相钼和增强相氮化硼成功在不锈钢基体上形成了固体润滑膜和陶瓷界面膜，使用本发明中创造性的方法显著提高了涂层的耐磨性，同时降低了摩擦系数，实现了高性能合金耐磨涂层的可控沉积；可应用于制备合金耐磨涂层的工作中。

技术特征：

1.一种双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.如权利要求1所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：喷涂前对不锈钢基体进行处理，具体为，用乙醇对不锈钢基体表面进行超声清洗以去除油污等杂质，清洗完成后放入烘箱烘干处理；随后用粒度为24目的棕刚玉砂对待喷涂的不锈钢表面进行喷砂粗化处理，粗化后的颗粒粗糙度控制在2-8μm。

3.如权利要求2所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述研磨的时间为2小时。

4.如权利要求1～3任一项所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述原料为mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末。

5.如权利要求4所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述mo粉末和bn粉末的质量相同。

6.如权利要求5所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末的质量占比分别为1～15%、1～15%和70%～98%。

7.根据权利要求6所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述mo粉末、bn粉末和ni20cr粉末的质量占比分别为10%、10%和80%，bn粉末平均颗粒为200 nm，bn粉末平均颗粒为200 nm，ni20cr粉末颗粒在45-85 μm。

8.如权利要求1～3任一项所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：涂层时的参数为，电流500 a，ar气流量为35 l/min，h2流量6 l/min，送粉速率为28～36g/min，喷涂距离90～120 mm，喷涂枪的平移速度200 mm/s，涂层厚度为300 μm。

9.如权利要求1～3任一项所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述ni20cr粉末中，ni和cr的质量百分比分别为80%和20%。

10.如权利要求8所述双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为丙烯酸聚硅氧烷，搅拌时粘结剂的质量占比为40%。

技术总结
本发明公开了一种双相纳米颗粒增强合金耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤，准备耐磨涂层用的原料；将所需要的原料倒入球磨罐中进行研磨；将研磨好的材料倒入搅拌机进行搅拌，混合均匀，在搅拌过程中加入粘结剂进行包覆作业；采用大气等离子喷涂对不锈钢基体进行喷涂；使用本发明中创造性的方法显著提高了涂层的耐磨性，同时降低了摩擦系数，实现了高性能合金耐磨涂层的可控沉积。

技术研发人员：张超,苏鸿源,徐金勇,吴多利,肖金坤
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15