本發明涉及材料技術領域，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：
磨損是造成機械零件失效的主要原因。據統計，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，延長機械設備的使用壽命，提勞動生產率以及降低設備的成本和維修費用，提高零件的耐磨性是必要的。
由于磨損發生在材料的表面，表面強化技術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，這種技術是將熔融或半熔融狀態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不易發生改變，涂層厚度可在較大范圍內變化等。熱噴涂技術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，從而可節約材料，提高經濟效益。
陶瓷具有熔點高、硬度大、脆性大、導電導熱性差、化學穩定性好等優點，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、人造關節等。
納米結構涂層顯示了良好的耐磨性，表明納米結構涂層能有效地改善涂層的耐磨性。然而關于納米結構陶瓷涂展的報道較少。Cr2O3涂層因為具有低的摩擦系數和良好的高溫耐磨性及腐蝕性而被廣泛應用。但Cr2O3微米結構涂層脆性較大，納米結構涂層可望使脆性降低，但常規納米粉末因為粒徑太小不能直接用來進行等離子體噴涂。
技術實現要素：
本發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構，并用于熱噴涂。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
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，在球磨機中攪拌2-8小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，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，噴霧干燥的進風溫度為200-300℃，出風溫度為80-120℃，轉速為3000-15000轉/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原始納米結構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，因此本發明制備得到的納米結構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明的技術方案。
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，在球磨機中攪拌2小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，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，噴霧干燥的進風溫度為200℃，出風溫度為80℃，轉速為3000轉/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，在球磨機中攪拌8小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，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，噴霧干燥的進風溫度為300℃，出風溫度為120℃，轉速為15000轉/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，在球磨機中攪拌3小時；
(2)將有機黏結劑溶于水或乙醇，配置成有機黏結劑溶液，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，噴霧干燥的進風溫度為260℃，出風溫度為100℃，轉速為8000轉/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，因此納米結構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。