多孔涂层部件和使用冷喷涂制造多孔涂层部件的方法技术

本发明专利技术披露了一种多孔涂层部件和使用冷喷涂制造多孔涂层部件的方法。所述方法包括提供母料，将具有下述金属组成的粉末供给至所述母料上，所述金属组成包含选自由Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ和Ｓｎ组成的组的至少两种不同金属并以ｘＡ－（１－ｘ）Ｂ（０＜ｘ＜１，ｘ是Ａ和Ｂ的重量比）表示，向粉末供应高压气体，通过用高压气体经超音速喷嘴来喷涂金属粉末而将金属粉末涂布在母料上，并对经涂布的母料进行热处理以形成多孔涂层。在该方法中，能够自由地控制涂层部件的孔径和孔隙率。因而，该方法适用于热用途和机械用途的各种部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及其上形成有多孔涂层的涂层部件和该多孔涂层部件的制造方法，更具体地，本专利技术涉及使用低温喷涂法在母料的表面上形成多孔涂层的方法和其中涂层的孔隙分布及孔径受到控制的涂层部件。
技术介绍
形成于部件表面上的多孔涂层能够改善部件的热性能和机械性能。例如，如果在热交换器的表面上形成包括彼此连通的开孔的多孔涂层，则热交换器具有增大的与周围空气接触的面积，从而确保有效的热交换性能。同时，有时根据摩擦部件与周围元件的关系，需要摩擦部件具有较低的强度和硬度。多孔涂层能够满足该要求。此外，当母料与不同种类的材料结合时，由于界面处晶格错位而出现应力。多孔涂层能够用作缓冲层以避免结合时的应力。传统上可以采用各种涂布方法作为在用于热应用和机械应用的部件的表面上形成金属涂层的方法。关于这点，所述方法可以例举出电镀法、热浸镀法或热喷涂法。然而，这些方法在应用方面有局限性，或者会对母料产生热影响或使母料热变形。另外，使用上述方法实际上难以人为控制涂层的孔隙率和孔隙分布。而且，在诸如废水或海水等腐蚀性环境中，涂布于传统热交换器的管道上的导热金属涂层会被腐蚀或在表面上生成苔状物，因而不能发挥其功能。因此，存在不能确保耐久性的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于热应用和机械应用的部件以及形成用在该部件中的多孔涂层的方法，该部件不会由于热影响而造成母料热变形或损坏母料，并且该部件能够应用于各种领域。本专利技术的另一目的是提供用于热应用和机械应用的部件，在所述部件中能够控制表面涂层的孔隙率、孔径和孔隙分布，并且还提供了形成用在该部件中的多孔涂层的方法以及使用该方法制造的多孔涂层部件。本专利技术的再一目的是提供形成具有高导热率的多孔涂层的方法，该多孔涂层能够在外部腐蚀性环境中长期使用。为了实现上述目的，本专利技术提供了在母料上形成多孔涂层的方法。该方法包括提供母料，将具有下述金属组成的粉末供给至所述母料上，所述金属组成包含选自由Al、Mg、Zn和Sn组成的组的至少两种不同金属并以xA-(1-x)B(0＜x＜1，x是A和B的重量比)表示，向粉末供应高压气体，通过用高压气体经超音速喷嘴来喷涂金属粉末而将金属粉末涂布在母料上，并对经涂布的母料进行热处理以形成多孔涂层。根据本专利技术的一个实施方式，在上述方法中，A是Al，B包括选自由Mg、Zn和Sn组成的组的金属元素。此外，优选经涂布的母料的热处理在A和B的低共熔温度与A和B中具有较高的熔点的金属的熔点之间的温度下进行。具体地，热处理在约200℃～650℃进行。另外，粉末进料还包括改变x以改变粉末的组成。而且，本专利技术还提供了一种金属涂层部件。该金属涂层部件包含金属母料和形成于金属母料上的涂层，所述涂层包含至少两种金属元素并以xA-(1-x)B(x是A和B的重量比)表示。A和B是选自由Al、Mg、Zn和Sn组成的组的不同金属，当在涂层的厚度方向上移动时x在0＜x＜1的范围内变化，并且涂层孔隙率根据x的变化而变化。根据本专利技术的一个实施方式，在上述部件中，沿涂层的厚度方向移动时x增大或减小，并且涂层的孔隙率随x的增大或减小而增大或减小。另外，A是Al，B是选自由Mg、Zn和Sn组成的组的任意一种金属，在从金属母料与涂层的界面向涂层表面移动时x减小且涂层的孔隙率增大。而且，本专利技术还提供了一种金属涂层部件。该金属涂层部件包含金属母料和形成于金属母料上的涂层，所述涂层包含至少两种金属元素并以A-B表示。A和B是选自由Al、Mg、Zn和Sn组成的组的不同金属，当沿涂层的厚度方向移动时选自上述组的A或B发生变化，并且涂层的孔隙率根据A或B的变化而变化。在本专利技术中，涂层可以包含至少部分彼此互连的开孔，并且在特定的应用领域中优选开孔存在于涂层的上部。另外，本专利技术提供了在母料上形成多孔碳涂层的方法。该方法包括提供母料，供给用有机粘合剂聚结的碳粉，向碳粉供应高压气体，并通过使用高压气体经超音速喷嘴来喷涂碳粉而将碳粉涂布在母料上。在上述方法中，用于使碳粉粗化的有机粘合剂可以是选自由聚乙烯醇(PVA)、松香、树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚乙二醇(PEG)组成的组的至少一种材料。有机粘合剂的含量相对于碳来说优选为10重量％～30重量％。此外，在上述方法中，可以另外对涂层进行在400℃～500℃烧除有机粘合剂的步骤。附图说明图1是在本专利技术中用于形成涂层的低温喷涂系统100的示意图；图2a和2b是显示根据本专利技术的实施方式形成多孔涂层的流程图；图3是根据本专利技术的实施方式包含具有可变组成的涂层的涂层部件200的截面图；图4是根据本专利技术的实施方式，在热处理后具有0.5Al-0.5AlMg的组成的涂层的截面的光学显微镜照片；图5是根据本专利技术的实施方式，在热处理后具有0.3Al-0.7AlMg的组成的涂层的截面的光学显微镜照片；图6是根据本专利技术的实施方式，在热处理后依次层积Al/AlMg/Al/AlMg/Al成分的涂层的截面的光学显微镜照片；图7是根据本专利技术的实施方式，在热处理后依次层积0.667Al-0.333Mg/0.5Al-0.5Mg成分的涂层的截面的光学显微镜照片；图8是根据本专利技术的实施方式，在热处理后具有0.5Al-0.5Sn的组成的涂层的截面的光学显微镜照片； 图9是根据本专利技术的实施方式，在热处理后依次层积0.667Al-0.333Sn/0.5Al-0.5Sn成分的涂层的截面的光学显微镜照片；图10是根据本专利技术的实施方式，在热处理后依次层积0.667Al-0.333Zn/0.5Al-0.5Zn成分的涂层的截面的光学显微镜照片；图11是根据本专利技术的另一实施方式，形成多孔碳涂层的流程图；和图12a和12b是通过图11的工序形成的碳涂层的截面和表面的电子显微镜照片。具体实施例方式下面，将参考附图对本专利技术进行详细描述。图1是本专利技术中加速粉末以在基材(S)上形成涂层的低温喷涂装置100的示意图。喷涂装置100以亚音速或超音速加速用于形成涂层的粉末以将其涂布于基材(S)上。关于这点，喷涂装置100包括气体压缩机110、气体加热器120、粉末进料器130和喷涂喷嘴140。利用由气体压缩机110供应的约为5大气压(atm)～20大气压的压缩气体以约300mm/s～1200mm/s速度经喷涂喷嘴140喷涂由粉末进料器130提供的约为1μm～50μm的粉末。与气体一同喷射的粉末与基材(S)碰撞。在这点上，当粉末与基材(S)碰撞时，粉末的动能使粉末发生塑性变形，并提供与基材的结合强度，由此形成具有很高密度的涂层。在装置100中，位于压缩气体进气通道中的气体加热器120是用于加热压缩气体以增大压缩气体的动能从而提高喷涂喷嘴的喷涂速度的辅助单元。此外，如图中所示，部分压缩气体可以由气体压缩机110进气至粉末进料器130从而很好地将粉末供应至喷涂喷嘴140中。用于装置100的压缩气体可以举出一些市售气体作为例子，例如氦气、氮气、氩气或空气，并且所用气体的种类可以根据喷涂喷嘴140的喷涂速度和经济效益适当地选择。在Anatoly P.Alkimov等的美国专利5,305,414中详细披露了该装置的操作和构造，在此省略了对它们的描述。图2a是显示使用参考图1所述的喷涂装置在母料或基材上形成涂层的流程图。根据图2a，本专利技术的方法开始于由喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在母料上形成多孔涂层的方法，该方法包括：提供母料；将具有下述金属组成的粉末供给至所述母料上，所述金属组成包含选自由Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ和Ｓｎ组成的组的至少两种不同金属并以ｘＡ－（１－ｘ）Ｂ表示，其中０＜ｘ＜１，ｘ是Ａ和Ｂ的重 量比；向粉末供应高压气体；通过用所述高压气体经超音速喷嘴来喷涂所述金属粉末而将所述金属粉末涂布在所述母料上；和对经涂布的母料进行热处理以形成多孔涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高景现，李夏勇，
申请(专利权)人：圣步株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]