本发明专利技术提供了一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺，该制备工艺包括三个阶段，即预处理阶段、制备过渡层阶段及制备纳米热障涂层阶段；本发明专利技术采用等离子喷涂方法在不锈钢表面形成显微硬度高，耐磨性能优良，抗氧化及抗热震性能较好的纳米热障涂层，原料廉价、普通，工艺简单、成本较低，利于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺
本专利技术涉及一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺，属于等离子喷涂
技术介绍
烤管机是荧光灯管生产线中的重要设备，其主要部件（钢管）的材料为316L不锈钢。由于其工作在1000℃左右的高温环境且承受热循环载荷，因此很容易发生高温氧化和热疲劳失效，导致停产及设备报废。此外，烤管机所用热源为天然气，由于不锈钢自身的热导率比较高，因此散热比较快。如果不锈钢管表面没有热障涂层，将消耗更多的天然气，从而浪费能源、排放更多的温室气体。所以，迫切需要解决该设备关键部件的表面防护问题。本专利技术通过等离子喷涂技术在316L不锈钢表面制备纳米氧化锆热障涂层，有望显著提高不锈钢管的性能和使用寿命。等离子喷涂所制备的陶瓷涂层具有优异的耐摩擦磨损、抗氧化、抗热震等优良性能，可以对金属部件提供全方位的有效保护，被广泛应用于很多领域。但是等离子喷涂制备的传统氧化锆热障涂层（即微米级涂层）也存在一些不足，如涂层的抗高温氧化性能较差、容易发生热疲劳失效等等，这些缺点严重限制了等离子喷涂陶瓷涂层的应用范围。
技术实现思路
为解决等离子喷涂制备传统氧化锆热障涂层材料技术中存在的上述不足，本专利技术提供了一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺。为达到专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺，该制备工艺包括三个阶段，即预处理阶段、制备过渡层阶段及制备纳米热障涂层阶段，其中：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；所述不锈钢基体为316L不锈钢，由C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo元素组成，各组分的百分含量为：C≤0.03%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，P≤0.035%，S≤0.030%，Cr=16.0-18.0%，Ni=12.0-15.0%，Mo=2.0-3.0%；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上直接进行喷涂作业，喷涂的镍包铝涂层厚度约50～90µm；所述镍包铝过渡层的等离子喷涂工艺参数为：喷涂材料是KF-2镍包铝粉末，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离100~150mm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂制备纳米热障涂层；所述等离子喷涂工艺参数为：喷涂功率30～45kW，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离80~100mm；制备纳米热障涂层所用的材料为纳米级氧化锆陶瓷粉末8wt.%Y2O3-ZrO2（简称纳米8YSZ喂料）。本专利技术的有益效果为：（1）所述纳米热障涂层的显微硬度高，耐磨性能优良；（2）抗氧化及抗热震性能较好；（3）原料廉价、普通，工艺简单、成本较低，利于工业化生产。具体实施方式下面结合具体方式对本专利技术进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。实施例1：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上用KF-2镍包铝粉末作为喷涂材料直接进行喷涂作业，得到厚度为50µm的过渡层，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离150mm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂用纳米8YSZ喂料作为喷涂材料制备8YSZ纳米热障涂层，45kW，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离90mm，所得纳米热障涂层厚度为0.15mm。实施例2：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上用KF-2镍包铝粉末作为喷涂材料直接进行喷涂作业，得到厚度为70µm的过渡层，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离100mm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂用纳米8YSZ喂料作为喷涂材料制备8YSZ纳米热障涂层，40kW，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离80mm，所得纳米热障涂层厚度为0.15mm。实施例3：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上用KF-2镍包铝粉末作为喷涂材料直接进行喷涂作业，得到厚度为90µm的过渡层，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离120mm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂用纳米8YSZ喂料作为喷涂材料制备8YSZ纳米热障涂层，35kW，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离100mm，所得纳米热障涂层厚度为0.15mm。实施例4：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上用KF-2镍包铝粉末作为喷涂材料直接进行喷涂作业，得到厚度为80µm的过渡层，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离120mm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂用纳米8YSZ喂料作为喷涂材料制备8YSZ纳米热障涂层，30kW，主气流量40L/h，送粉压力0.4MPa，喷涂距离90mm，所得纳米热障涂层厚度为0.15mm。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺，其特征在于，该制备工艺包括三个阶段，即预处理阶段、制备过渡层阶段及制备纳米热障涂层阶段，其中：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；所述不锈钢基体为316L不锈钢，由C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo元素组成，各组分的百分含量为：C≤0.03%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，P≤0.035%，S≤0.030%，Cr=16.0‑18.0%，Ni=12.0‑15.0%，Mo=2.0‑3.0%；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体试样上直接进行喷涂作业，喷涂的镍包铝涂层厚度约50～90µm；（3）制备纳米热障涂层阶段：在制备好的过渡层之上采用等离子喷涂制备纳米热障涂层。
【技术特征摘要】
1.一种不锈钢表面纳米氧化锆热障涂层材料及其制备工艺，其特征在于，该制备工艺包括三个阶段，即预处理阶段、制备过渡层阶段及制备纳米热障涂层阶段，其中：（1）预处理阶段：超声波清洗不锈钢基体以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式喷砂机对试样表面进行喷砂处理，然后再次对已经粗化的表面进行超声清洗，以除去残留杂物；所述不锈钢基体为316L不锈钢，由C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo元素组成，各组分的百分含量为：C≤0.03%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，P≤0.035%，S≤0.030%，Cr=16.0-18.0%，Ni=12.0-15.0%，Mo=2.0-3.0%；（2）制备过渡层阶段：采用等离子喷涂设备在经过预处理的基体...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋仁国，项南，宋若希，王超，郑晓华，熊缨，
申请(专利权)人：宁波瑞隆表面技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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