钛合金表面等离子法喷涂搪瓷涂层的方法及热轧处理。本发明专利技术涉及一种等离子喷涂搪瓷耐腐蚀涂层的方法及其热轧处理，属于等离子技术及金属表面涂层处理技术领域。孔洞、裂纹及结构的疏松不均匀等缺陷是目前等离子法搪瓷涂层存在的一个较大的问题，目前还没有很好的方法可以解决这个问题，本发明专利技术通过等离子喷涂搪瓷涂层的制备及热轧处理，制备孔洞及裂纹少，结构致密的耐腐蚀涂层。在涂层的制备及热轧过程中，本发明专利技术将等离子喷涂技术及材料热轧技术有效有序的结合，利用粉体的颗粒尺寸小从而提高涂层的致密性及均匀性；利用材料热轧工艺，使涂层结构在轧制力的强大压力作用下更加致密均匀，孔洞进一步减少。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种等离子喷涂搪瓷耐腐蚀涂层的方法及其热轧处理，属于等离子技术及金属表面涂层处理
技术介绍
等离子涂层是等离子喷涂技术与热轧技术有效结合而产生的一门较为新颖的技术，是继微米等离子技术的进一步延伸和拓展，目前在国内外已有大量的科研人员及科研机构开始对等离子搪瓷涂层的制备及后处理技术进行探索及研究，目前在这方便研究较多的主要是热障涂层技术，而在耐腐蚀等离子搪瓷涂层尤其是金属合金耐腐蚀等离子涂层方面研究仍然较少。孔洞、裂纹及结构的疏松不均匀等缺陷是目前等离子搪瓷涂层存在的一个较大的问题，目前还没有很好的方法可以解决这个问题，从目前热障涂层领域的等离子搪瓷涂层的情况来看，孔洞、裂纹及结构疏松不均匀的状况已较微米等离子涂层有了明显的改善，但这个问题在等离子法搪瓷涂层中仍然存在，且在等离子法搪瓷涂层的实际应用过程中明显显露出来，这对等离子法搪瓷涂层在工业化生产的推广方面受到很大限制，尤其是等离子法搪瓷涂层在耐腐蚀的应用方面更加明显，孔洞及裂纹的存在会使腐蚀物质穿透孔洞及裂纹而与基体直接接触，从而使防护涂层失效。所以有效减少涂层中的孔洞及裂纹是等离子
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术通过等离子喷涂搪瓷涂层的制备及热轧处理，制备孔洞及气孔率少，结构致密均匀的耐腐蚀搪瓷涂层。在涂层的制备及涂覆过程中，本专利技术将等离子喷涂技术、料浆烧结涂覆技术及材料热轧技术有效有序的结合，利用材料热轧工艺，使涂层结构在轧制力的强大压力作用下更加致密均匀，孔洞进一步减少。本专利技术提出一种制备等离子搪瓷涂层的方法及铸造工艺，从而大幅度提高搪瓷涂层的性能，解决由于粉体颗粒尺寸小、流动性差而无法直接作为喷涂材料的问题。一种钛合金表面等离子法喷涂搪瓷涂层的方法，其特征在于具有如下步骤：a.采用搪瓷粉料的组成配方为（wt.%）：55.26SiO2，6.59Al2O3，8.56ZnO，8.12B2O3，4.96Na2O，10.77CaO，2.24MgO和1~3CeO。b.粉料球磨：对烧结完成的搪瓷粉末在行星球磨机经过80~200h的干法球磨，接下来再加入乙醇等助磨剂进行200h的湿法球磨过程，接下来分离球和物料，最后至于烘干机烘干即可；e.热轧处理：设定开轧温度为：300~980℃，总轧制比为10~30%，采用3~5道次实现全部压下量，在轧制开始前，首先将样品在开轧温度下保温30min，使样品温度均匀。轧制结束后将样品置于高温管式炉中氢气气氛下进行退火处理，退火温度为500~900℃，退火结束后样品随炉冷却。所述等离子喷涂所用气体：本实验采用的等离子喷涂气体为氩气和少量氢气；其中，氩气的流速为80~100L/min，氢气的流速为10~15L/min，还有保护性气体氮气；送粉速率为40g/min；喷涂电流为550A，喷涂电压为55~60V。涂层厚度为300μm；d.表面等离子喷涂：使用等离子喷涂设备，主要为上海大豪瑞生产的DH-1080等离子喷涂设备；额定电压为30~85V；喷涂装置为DH-1080-JP机装枪。此外还有DH-1080-SF送粉器，送粉气压力0.5MPa，送粉速度范围为0~150g/min；还有DH-2080-ZJ电弧发生器；控制方式为外控，点火电压为2500~3000V；c.喷涂材料的制备：对上述球磨过的粉末进行液相分散喷雾合成法进行处理，从而将粉体转化成颗粒尺寸较大，流动性好的颗粒，这些颗粒的直径在几十至几百微米之前，从而可以直接作为等离子喷涂材料；具体方法是将搪瓷粉体中加入10%的水及3.5%聚丙烯酸分散剂（体积可以忽略），使其混合成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为40~55%；使用机械搅拌法对胶状物搅拌10~35min；搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，风干结束后便得到可以直接作为等离子喷涂的材料；本专利技术具有如下特点：1、本专利技术通过等离子喷涂技术及材料热轧技术有效结合起来，并充分利用其各自的优势，釉料粉体具有小尺寸效应、表面效应及高能效应等独特性能，在等离子喷涂过程中，颗粒之间结合更为紧密，分布更为均匀，从而有效减少涂层中的孔洞和裂纹，热轧过程中，由于受到轧制强大压力，涂层内部结构发生微变形，使涂层结构更为致密，轧制结束后在氢气状态下对样品进行热处理，在对样品进行充分还原的情况下使涂层中原子进行相互渗透，从而使涂层结构更加均匀。2、本专利技术通过一系列连贯的工艺，可生产出孔洞及裂纹少，结构致密成分均匀的等离子法喷涂搪瓷涂层。该专利技术可通过参数的调整，亦适宜用于其他金属基体的等离子法喷涂搪瓷涂层的制备。3、本专利技术工艺连贯，效果明显，对环境无污染，又因目前细化粉体制备技术的进步，超细粉体成本降低，所以本专利技术很适宜工业化扩大生产。具体实施方式实施例1将制备好的搪瓷粉体加入10%水及3.5%聚丙烯酸分散剂使其成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为25%，使用机械搅拌法对胶状物搅拌10min。搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，将风干后得到粒径作为等离子喷涂材料喷涂于Ti-6Al-4V钛合金上。等离子喷涂过程中氩气和少量氢气作为主要的等离子喷涂气体，氦气作为保护性气体。喷涂结束后将样品进行热轧处理，开轧温度为300℃，在样品在300℃下保温30min后进行轧制，轧制共3道次，总轧制比为10%，轧制结束后将样品置于管式炉中在氢气气氛下进行退火处理，退火温度为500℃，保温30min后样品随炉冷却。实施例2将制备好的搪瓷粉体加入10%水及3.5%聚丙烯酸分散剂使其成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为30%，使用机械搅拌法对胶状物搅拌15min。搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，将风干后得到粒径作为等离子喷涂材料喷涂于Ti-6Al-4V钛合金上。等离子喷涂过程中氩气和少量氢气作为主要的等离子喷涂气体，氦气作为保护性气体。喷涂结束后将样品进行热轧处理，开轧温度为450℃，在样品在450℃下保温30min后进行轧制，轧制共4道次，总轧制比为15%，轧制结束后将样品置于管式炉中在氢气气氛下进行退火处理，退火温度为600℃，保温30min后样品随炉冷却。实施例3将制备好的搪瓷粉体加入10%水及3.5%聚丙烯酸分散剂使其成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为35%，使用机械搅拌法对胶状物搅拌20min。搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，将风干后得到粒径作为等离子喷涂材料喷涂于Ti-6Al-4V钛合金上。等离子喷涂过程中氩气和少量氢气作为主要的等离子喷涂气体，氦气作为保护性气体。喷涂结束后将样品进行热轧处理，开轧温度为550℃，在样品在550℃下保温30min后进行轧制，轧制共4道次，总轧制比为20%，轧制结束后将样品置于管式炉中在氢气气氛下进行退火处理，退火温度为650℃，保温30min后样品随炉冷却。实施例4将制备好的搪瓷粉体加入10%水及3.5%聚丙烯酸分散剂（体积可忽略不计）使其成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为40%，使用机械搅拌法对胶状物搅拌25min。搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，将风干后得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛合金表面等离子法喷涂搪瓷涂层的方法，其特征在于具有如下步骤：a. 采用搪瓷粉料的组成配方为（wt.%）：55.26SiO2，6.59Al2O3，8.56ZnO，8.12B2O3，4.96Na2O，10.77CaO，2.24MgO和1~3CeO；b. 粉料球磨：对烧结完成的搪瓷粉末在行星球磨机经过80~200h的干法球磨，接下来再加入乙醇等助磨剂进行200h的湿法球磨过程，接下来分离球和物料，最后至于烘干机烘干即可；c. 喷涂材料的制备：对上述球磨过的粉末进行液相分散喷雾合成法进行处理，从而将粉体转化成颗粒尺寸较大，流动性好的颗粒，这些颗粒的直径在几十至几百微米之前，从而可以直接作为等离子喷涂材料；具体方法是将搪瓷粉体中加入10%的水及3.5%聚丙烯酸分散剂（体积可以忽略），使其混合成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为40~55%；使用机械搅拌法对胶状物搅拌10~35min；搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7 kg /h，风干结束后便得到可以直接作为等离子喷涂的材料；d. 表面等离子喷涂：使用等离子喷涂设备，主要为上海大豪瑞生产的DH‑1080等离子喷涂设备；额定电压为30~85V；喷涂装置为DH‑1080‑JP机装枪；如图1所示为喷枪的简单示意图,此外还有DH‑1080‑SF送粉器，送粉气压力0.5MPa，送粉速度范围为0~150g/min；还有DH‑2080‑ZJ电弧发生器；控制方式为外控，点火电压为2500~3000V；所述等离子喷涂所用气体：本实验采用的等离子喷涂气体为氩气和少量氢气；其中，氩气的流速为80~100L/min，氢气的流速为10~15L/min，还有保护性气体氮气；送粉速率为40g/min；喷涂电流为550A，喷涂电压为55~60V，涂层厚度为300μm；e. 热轧处理：设定开轧温度为：300~980℃，总轧制比为10~30%，采用3~5道次实现全部压下量，在轧制开始前，首先将样品在开轧温度下保温30min，使样品温度均匀，轧制结束后将样品置于高温管式炉中氢气气氛下进行退火处理，退火温度为500~900℃，退火结束后样品随炉冷却。...
【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面等离子法喷涂搪瓷涂层的方法，其特征在于具有如下步骤：a.采用搪瓷粉料的组成配方为（wt.%）：55.26SiO2，6.59Al2O3，8.56ZnO，8.12B2O3，4.96Na2O，10.77CaO，2.24MgO和1~3CeO；b.粉料球磨：对烧结完成的搪瓷粉末在行星球磨机经过80~200h的干法球磨，接下来再加入乙醇等助磨剂进行200h的湿法球磨过程，接下来分离球和物料，最后至于烘干机烘干即可；c.喷涂材料的制备：对上述球磨过的粉末进行液相分散喷雾合成法进行处理，从而将粉体转化成颗粒尺寸较大，流动性好的颗粒，这些颗粒的直径在几十至几百微米之前，从而可以直接作为等离子喷涂材料；具体方法是将搪瓷粉体中加入10%的水及3.5%聚丙烯酸分散剂（体积可以忽略），使其混合成为胶状物，胶状物中固态物质的体积分数为40~55%；使用机械搅拌法对胶状物搅拌10~35min；搅拌结束后使用热风机对胶状物进行风干，热风机风干水的效率为7kg/h，风干结束后便得到可以直接作为等离子喷涂的材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆东，李育霖，肖晨，黄哲瑞，孙金虎，李辉，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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