一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，属于热喷涂陶瓷复合材料领域。先利用超音速火焰喷涂制备粘结层，将高温稳定剂与发汗剂的混合粉末和冷却剂分别送入两个送粉器中，在喷涂了粘结层的基体表面进行热喷涂得到陶瓷涂层，对陶瓷涂层进行热处理得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料；本发明专利技术所述方法中高熔点的陶瓷材料形成涂层的框架，在涂层服役过程中承载负荷和冲击，低熔点的冷却剂和发汗剂均匀分布于陶瓷材料框架内，在热处理过程中以气体的形式析出，形成孔洞；本发明专利技术所制备的多孔陶瓷涂层孔隙尺寸可控、力学性能可控、表面状态可控，可根据需要得到不同厚度的多孔陶瓷涂层。

Preparation of a Thermal Spraying Porous Ceramic Coating

The invention discloses a preparation method of thermal spraying porous ceramic coating, which belongs to the field of thermal spraying ceramic composite materials. Firstly, the bonding layer is prepared by supersonic flame spraying, and the mixture powder and coolant of high temperature stabilizer and sweating agent are fed into two powder feeders respectively. The ceramic coating is obtained by thermal spraying on the surface of the matrix sprayed with the bonding layer, and the porous ceramic coating material is obtained by thermal spraying after heat treatment of the ceramic coating. The low melting point coolant and sweating agent distribute uniformly in the framework of ceramic material during the service of the coating, precipitate in the form of gas during heat treatment, and form holes; the porous ceramic coating prepared by the invention has controllable pore size, mechanical properties and surface state, and can obtain porous ceramic coatings of different thickness according to needs.

【技术实现步骤摘要】
一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法
本专利技术涉及一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，属于热喷涂陶瓷涂层材料领域。
技术介绍
多孔陶瓷材料具有密度低、比表面积高、热导率低、耐腐蚀等优异的性能，在冶金、化工和生物一样等领域得到广泛应用，用于气体液体过滤、净化、分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物植入材料、特种墙体材料和传感器材料等发面都有广泛的应用。传统的多孔材料制备方法可以分为：1、挤压成型法，该方法只能生产厚度1mm以上的多孔材料，不能生产厚度小于1mm的陶瓷多孔材料，不能成型复杂孔道的材料，对材料塑性要求较高，不能生产硬度较高的多孔材料。2、颗粒堆积成孔工艺，该方法是成本较高，而且气孔率较低。3、添加造孔剂工艺法，该方法气孔分布均匀性较差，不适合制取气孔率较高的制品。4、溶胶-凝胶工艺法，该方法制得的多孔陶瓷空间分布范围极其狭窄。针对上述技术存在的缺点或不足，需要一种低成本、工艺简单的方法来制备一种硬度、强度高的陶瓷多孔涂层来弥补上述技术的缺点、延长陶瓷涂层的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）对基体表面进行粗化、清洁处理，然后将粘结剂送入送粉器内在基体的待喷涂表面喷涂（例如超音速火焰喷涂技术）粘结层；（2）将高温稳定剂与发汗剂混合均匀得到混合粉末，将所得混合粉末和冷却剂分别送入两个送粉器中，在喷涂了粘结层的基体表面进行热喷涂得到陶瓷涂层，对陶瓷涂层进行热处理得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料；步骤（1）和（2）中各原料的重量份数为：高温稳定剂50~60重量份，粘结剂20~30重量份，冷却剂5~20重量份，发汗剂5~10重量份。优选的，本专利技术所述高温稳定剂为YSZ、40%TiO2+Al2O3（AT40）、SiC、TiB2粉末中的一种、两种或多种按任意比例混合得到的混合粉末，粉末过325目机械振动筛。优选的，本专利技术所述粘结剂为NiCoCrAl、NiCrAl、CoCrAl粉末中的一种，粉末过325目机械振动筛。优选的，本专利技术所述冷却剂为Mg、Cu、Al粉末中的一种，粉末过325目机械振动筛。优选的，本专利技术所述发汗剂均为表面包裹铜的Pb、Sn、Li、Zn粉末中的一种，粉末过325目机械振动筛。优选的，本专利技术步骤（2）中热处理的条件为升温速度和降温速度为10℃/min，在700-1100℃氩气保护环境中，保温60min。本专利技术所述方法中：基体表面的粗化、清洁处理（将基材表面进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为：锆刚玉、白刚玉或棕刚玉，其粒度为15~30μm），在基体的待喷涂表面利用超音速火焰喷涂技术喷涂粘结层，热喷涂（等离子喷涂、超音速火焰喷涂等）技术均为本领域的常规技术。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术所述方法孔隙尺寸可控、力学性能可控、表面状态可控，工艺简单，成本较低，孔隙率较高。（2）本发所述方法在热喷涂过程中采用特定的原料，使陶瓷涂层在热处理时去除均匀分布在涂层内的低熔点冷却剂和发汗剂，得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料，该涂层不仅可以减轻涂层的重量，当用于摩擦副材料表面时，可以为润滑储油提供条件，进一步降低摩擦系数，减少磨损量，提高涂层的耐磨特性；当用于高温材料时，该多孔涂层可以成为一个空气障，减少热量的传输。附图说明图1为本专利技术实施例1的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）基材表面进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为锆刚玉，其粒度为15~30μm。（2）称取60gYSZ粉，20gNiCoCrAl粉，10gMg，10g铜包Mg粉；利用机械球磨法将物料进行破碎，过325目机械振动筛。（3）把步骤（2）中制得的60gYSZ（钇稳定氧化锆）粉末，10g铜包Li粉末进行充分混合。（4）将（2）中得到的NiCoCrAl粉末送入送粉器内利用超音速火焰喷涂在（1）得到的基材表面进行粘结层的喷涂。（5）设置等离子喷涂设备参数，将步骤（2）中得到的10gMg粉末放入一个送粉器，将步骤（3）中制得的的粉末放入另一个送粉器，设置等离子喷涂设备参数（喷涂距离为18mm；功率120kW；Ar流量100L/min；N2流量200L/min；H2流量10L/min，送粉电压为18V），利用等离子喷涂设备在步骤（4）所得基体表面进行涂层喷涂，基体表面获得热喷涂发汗陶瓷涂层。（6）将步骤（5）中得到的发汗陶瓷涂层进行700℃热处理1小时，升温速度和降温速度为10℃/min，就可得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料。实施例2一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）基材表面进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为锆刚玉，其粒度为15~30μm。（2）称取50gAT40粉末、30gNiCrAl粉末、12gCu粉末、8g铜包Sn粉末。利用机械球磨法将物料进行破碎，过325目机械振动筛。（3）把步骤（2）中制得的50gAT40粉末与8g铜包Sn粉末进行充分混合。（4）将（2）中得到的NiCrAl粉末送入送粉器内利用超音速火焰喷涂在（1）得到的基材表面进行粘结层的喷涂。（5）设置等离子喷涂设备参数，将步骤（2）中得到的12gCu粉末放入一个送粉器，将步骤（3）中制得的的粉末放入另一个送粉器，设置等离子喷涂设备参数（喷涂距离为22mm；功率180kW；Ar流量150L/min；N2流量300L/min；H2流量20L/min，送粉电压为18V。），利用等离子喷涂设备在步骤（4）所得基体表面进行涂层喷涂，基体表面获得热喷涂发汗陶瓷涂层。（6）将步骤（5）中得到的发汗陶瓷涂层进行1100℃热处理1小时，升温速度和降温速度为10℃/min，就可得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料。实施例3一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）基材表面进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的沙粒材料为锆刚玉，其粒度为15~30μm。（2）称取50gSiC粉末、25gCoCrAl粉末，20gAl粉末，5g铜包Pb粉末。利用机械球磨法将物料进行破碎，过325目机械振动筛。（3）把步骤（2）中制得的50gSiC粉末与5g铜包Pb粉末进行充分混合。（4）将（2）中得到的CoCrAl粉末送入送粉器内利用超音速火焰喷涂在（1）得到的基材表面进行粘结层的喷涂。（5）设置等离子喷涂设备参数，将步骤（2）中得到的20gAl粉末放入一个送粉器，将步骤（3）中制得的的粉末放入另一个送粉器，设置等离子喷涂设备参数（喷涂距离为20mm；功率150kW；Ar流量120L/min；N2流量260L/min；H2流量15L/min，送粉电压为18V。），利用等离子喷涂设备在步骤（4）所得基体表面进行涂层喷涂，基体表面获得热喷涂发汗陶瓷涂层。（6）将步骤（5）中得到的发汗陶瓷涂层进行1000℃热处理1小时，升温速度和降温速度为10℃/min，就可得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料。实施例4一种热喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）对基体表面进行粗化、清洁处理，然后将粘结剂送入送粉器内在基体的待喷涂表面喷涂粘结层；（2）将高温稳定剂与发汗剂混合均匀得到混合粉末，将所得混合粉末和冷却剂分别送入两个送粉器中，在喷涂了粘结层的基体表面进行热喷涂得到陶瓷涂层，对陶瓷涂层进行热处理得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料；步骤（1）和（2）中各原料的重量份数为：高温稳定剂50~60重量份，粘结剂20~30重量份，冷却剂5~20重量份，发汗剂5~10重量份。

【技术特征摘要】
1.一种热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）对基体表面进行粗化、清洁处理，然后将粘结剂送入送粉器内在基体的待喷涂表面喷涂粘结层；（2）将高温稳定剂与发汗剂混合均匀得到混合粉末，将所得混合粉末和冷却剂分别送入两个送粉器中，在喷涂了粘结层的基体表面进行热喷涂得到陶瓷涂层，对陶瓷涂层进行热处理得到热喷涂多孔陶瓷涂层材料；步骤（1）和（2）中各原料的重量份数为：高温稳定剂50~60重量份，粘结剂20~30重量份，冷却剂5~20重量份，发汗剂5~10重量份。2.根据权利要求1所述热喷涂多孔陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述高温稳定剂为YSZ、40%TiO2+Al2O3、SiC、TiB2粉末中的一种、两种或多种按任意比例混合得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏，李乔磊，黄太红，陆建生，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53