本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱噴涂用Cr2O3大顆粒球形粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
磨損是造成機械零件失效的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，在失效的機械零件中，大約有80％是由各種形式的磨損造成的。為了防止機械零件由于磨損而過早失效，延長機械設(shè)備的使用壽命，提勞動生產(chǎn)率以及降低設(shè)備的成本和維修費用，提高零件的耐磨性是必要的。
由于磨損發(fā)生在材料的表面，表面強化技術(shù)能有效地提高材料的耐磨性。熱噴涂是常用的一種表面強化技術(shù)，這種技術(shù)是將熔融或半熔融狀態(tài)的材料粉末顆粒撞擊到基材表而形成噴涂沉積層的一種表面覆層法。熱噴涂方法按熱源分類包括：電弧噴涂、火焰噴涂、等離子噴涂、激光噴涂等。熱噴涂的優(yōu)勢在于：熱噴涂基材幾乎不受限制，涂層樹料的種類選擇范圍廣泛，噴涂施工對象的尺寸和形狀不受限制，基材在噴涂過程中性質(zhì)不易發(fā)生改變，涂層厚度可在較大范圍內(nèi)變化等。熱噴涂技術(shù)不僅可對材料的表面進行強化和防護，還可以對零部件表面進行修復(fù)，從而可節(jié)約材料，提高經(jīng)濟效益。
陶瓷具有熔點高、硬度大、脆性大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性差、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是制備耐磨涂層的理想材料。近年來，各種陶瓷涂層已越來越廣泛的應(yīng)用在易受磨損的部件中。如軸承、各種閥座、閥鏈、密封圈、擠壓桿、擠壓模、切削刀具、人造關(guān)節(jié)等。
納米結(jié)構(gòu)涂層顯示了良好的耐磨性，表明納米結(jié)構(gòu)涂層能有效地改善涂層的耐磨性。然而關(guān)于納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂展的報道較少。Cr2O3涂層因為具有低的摩擦系數(shù)和良好的高溫耐磨性及腐蝕性而被廣泛應(yīng)用。但Cr2O3微米結(jié)構(gòu)涂層脆性較大，納米結(jié)構(gòu)涂層可望使脆性降低，但常規(guī)納米粉末因為粒徑太小不能直接用來進行等離子體噴涂。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種熱噴涂用大顆粒球形粉末的制備方法，能夠使得不適用于熱噴涂的納米Cr2O3顆粒能夠保持納米結(jié)構(gòu)，并用于熱噴涂。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種熱噴涂用大顆粒球形粉末的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末與水或乙醇按照體積比1:1-2混合，加入直徑4-7mm的ZrO2球磨介質(zhì)，在球磨機中攪拌2-8小時；
(2)將有機黏結(jié)劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結(jié)劑溶液，與球磨后的納米Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：1-5；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風(fēng)溫度為200-300℃，出風(fēng)溫度為80-120℃，轉(zhuǎn)速為3000-15000轉(zhuǎn)/分鐘，進料率為0.5-1升/分鐘，得到平均粒徑為30-60μm的粉末；
(5)將所述粉末在450-750℃下處理5-10分鐘，在1000-1200℃下處理15-30分鐘，得到Cr2O3陶瓷粉末。
本發(fā)明首先通過球磨、制漿、噴霧干燥、熱處理等工藝過程將Cr2O3原始納米結(jié)構(gòu)粉末制備成熱噴涂用的大顆粒球形粉末，然后通過等離子體噴涂制備成涂層。
本發(fā)明采用高溫處理所述噴霧造粒的顆粒，顆粒中的有機物粘合劑分解碳化后燃燒，Cr2O3在1000℃以上熱處理后，大顆粒內(nèi)部的納米小顆粒有一定連接，但其仍保持納米顆粒形狀，因此本發(fā)明制備得到的納米結(jié)構(gòu)團聚粉末可以用來進行熱噴涂，克服了納米顆粒不能熱噴涂的缺陷。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1
一種熱噴涂用Cr2O3大顆粒球形粉末的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末與水或乙醇按照體積比1:1混合，加入直徑4mm的ZrO2球磨介質(zhì)，在球磨機中攪拌2小時；
(2)將有機黏結(jié)劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結(jié)劑溶液，與球磨后的納米Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：1；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風(fēng)溫度為200℃，出風(fēng)溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，進料率為0.5升/分鐘，得到平均粒徑為30μm的粉末；
(5)將所述粉末在450℃下處理5分鐘，在1000℃下處理15分鐘，得到Cr2O3陶瓷粉末。
實施例2
一種熱噴涂用Cr2O3大顆粒球形粉末的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末與水或乙醇按照體積比1:2混合，加入直徑7mm的ZrO2球磨介質(zhì)，在球磨機中攪拌8小時；
(2)將有機黏結(jié)劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結(jié)劑溶液，與球磨后的納米Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：5；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風(fēng)溫度為300℃，出風(fēng)溫度為120℃，轉(zhuǎn)速為15000轉(zhuǎn)/分鐘，進料率為1升/分鐘，得到平均粒徑為60μm的粉末；
(5)將所述粉末在750℃下處理10分鐘，在1200℃下處理30分鐘，得到Cr2O3陶瓷粉末。
實施例3
一種熱噴涂用Cr2O3大顆粒球形粉末的制備方法，其包括：
(1)將Cr2O3納米粉末與水或乙醇按照體積比1:1.5混合，加入直徑5mm的ZrO2球磨介質(zhì)，在球磨機中攪拌3小時；
(2)將有機黏結(jié)劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結(jié)劑溶液，與球磨后的納米Cr2O3粉末混合均勻，攪拌成料漿，所述料漿固液比為1：3；
(3)超聲分散所述料漿至少10分鐘；
(4)將所述超聲分散后的料漿噴霧干燥，噴霧干燥的進風(fēng)溫度為260℃，出風(fēng)溫度為100℃，轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/分鐘，進料率為1升/分鐘，得到平均粒徑為50μm的粉末；
(5)將所述粉末在650℃下處理8分鐘，在1100℃下處理20分鐘，得到Cr2O3陶瓷粉末。
實施例1-3得到的陶瓷粉末大顆粒內(nèi)部的納米小顆粒有一定連接，但其仍保持納米顆粒形狀，因此納米結(jié)構(gòu)團聚粉末可以用來進行熱噴涂，克服了納米顆粒不能熱噴涂的缺陷。