一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，属于表面工程技术领域，其采用等离子喷涂设备在合金钢基体的表面喷涂CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层，进而再将陶瓷复合纳米粉末喷涂在中间粘结层的表面以在中间粘结层的表面形成用于冷却发动机热端组件的陶瓷热喷涂涂层，CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层可以提高陶瓷热喷涂涂层与合金钢基体之间的结合强度，而且，CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层同样也存在一定的阻热性；并且陶瓷热喷涂涂层使用的陶瓷复合纳米粉末是以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，该陶瓷复合纳米粉末的熔点高且热导率低，具备良好的隔热性能。

A method of preparing thermal spray coating by plasma spraying corrosion-resistant powder

【技术实现步骤摘要】
一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法
本专利技术涉及表面工程
，尤其涉及一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法。
技术介绍
目前热喷涂技术已在航空、航天、钢铁、石化、能源、汽车等领域的表面处理方面得到广泛的应用；热喷涂技术工艺简捷，涂层和基体材料选择范围广，易形成耐磨、隔热、抗氧化、耐腐蚀、绝缘和导电等复合功能涂层并涂层厚度易控，可在现场实施大面积施工。但热喷涂涂层由高速飞行液滴撞击基材铺展、变形、堆积凝固形成的工艺特性决定了其具有组织成分不均匀、存有气孔、裂纹和板条层间弱结合等结构缺陷，尤其是涂层与基体之间的弱结合(以机械咬合为主)，这在很大程度上限制了涂层的应用范围与服役寿命。同时，为了向各类工业用机器和普通机器的金属部件赋予有用的特性，例如耐腐蚀性、耐磨性以及耐热性，提出了一种能够在这些部件表面形成热喷涂涂层的技术。该热喷涂涂层是通过向基底材料喷涂经由加热软化或熔融的热喷涂材料形成的。作特殊用途的热喷涂层要求具有优越的材料性能。比如用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层需要确保将热端组件从大量持续的热负荷中隔离出来，使负载合金与涂层表面之间存在可承受的温差。因此，用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层应具有较高的相稳定性避免由相变引起体积变化、较低的热导率以保护基体免受高温侵蚀、较好的热震性能以延长涂层使用寿命；目前，已有技术中的工艺方法所制备的用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层并不具备上述性能要求或者相关性能并不达标。因此，亟待提供一种新的等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法以提高用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层的相稳定性、热震性并降低其热导率。
技术实现思路
本专利技术提供一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，能够提高用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层的相稳定性、热震性并降低其热导率，具有显著的经济效益和市场应用前景。本专利技术提供的具体技术方案如下：本专利技术提供的一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法包括如下步骤：步骤一：采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末，其中，所述CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末包括如下重量份数的原料：镍20～34份、铬12～17份、钴1～3份、铝20～35份、钇24～48份和少量其他杂质；步骤二：采用溶液共沉法制备硝酸钇粉末颗粒，其中，硝酸钇粉末颗粒为球形结构，硝酸钇粉末颗粒的颗粒尺寸为20～60微米，松装密度为2g/cm3，机械强度为25～40MPa；步骤三：以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，采用沉淀法制备陶瓷复合纳米粉末，其中，陶瓷复合纳米粉末的粒径为35～55微米；步骤四：对合金钢基体的表面进行预清理和预加热处理，预清理步骤至少包括对合金钢基体的表面进行去油污和喷砂处理，预加热处理以使合金钢基体的表面温度达到250℃，且预加热过程中需要保持合金钢基体的表面温度在250℃下保持2个小时以上；步骤五：采用等离子喷涂设备将CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末喷涂在合金钢基体的表面以形成中间粘结层，之后将陶瓷复合纳米粉末喷涂在中间粘结层的表面以在中间粘结层的表面形成用于冷却发动机热端组件的陶瓷热喷涂涂层。可选的，所述采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末具体包括：采用Hartman激波管原理对高压气体加速，加速之后的高压气体产生振荡频率为8万赫的脉冲气流，脉冲气流的流动速度为2马赫，进而利用该脉冲气流直接冲击CoNiCrAlY的液态金属流，使其雾化成微小的液滴，随后快凝成CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末。可选的，所述采用溶液共沉法制备硝酸钇粉末颗粒具体包括：将碳纳米管粉体、超细级硝酸钇粉末按照预设比例与分散剂和水相混合，配制成浆料，并将配制好的浆料放入解聚机中进行解聚还原反应30分钟；将苹果酸、酒石酸、甲酸和草酸一种或者多种形成的混合物作为表面活性激活剂加入解聚还原后的浆料中，并加速搅拌直至浆料的PH值变为酸性；采用热膨化制球设备将呈现酸性的浆料制备成球形粉末，之后将其在750℃温度下保温3个小时后，在快速升温至1400℃并保温2小时，最后再将其加热至1800摄氏度并保温7小时将其制备成硝酸钇粉末颗粒。可选的，所述以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，采用沉淀法制备陶瓷复合纳米粉末，具体包括：以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，以氨水作为沉淀剂同时添加分散剂，之后加入盐酸溶液形成混合液，进而采用沉淀法从该混合液中制备陶瓷复合纳米颗粒；将陶瓷复合纳米颗粒放入球磨机中球磨36小时后形成陶瓷复合纳米粉体，之后再采用喷雾造粒机进行造粒，让陶瓷复合纳米粉体在粘结剂的作用下团聚成球形以增加陶瓷复合纳米粉体的流动性；将造粒好的陶瓷复合纳米粉体在1200℃的高温下保温2小时，以便将陶瓷复合纳米粉体中的粘结剂完全恢复排除其影响，进而提高陶瓷复合纳米粉体的机械强度；最后采用粒子筛将陶瓷复合纳米粉体进行筛分，筛分出其中400目以下的粒子，进而得到陶瓷复合纳米颗粒。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例提供一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，首先采用等离子喷涂设备在合金钢基体的表面喷涂CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层，进而再将陶瓷复合纳米粉末喷涂在中间粘结层的表面以在中间粘结层的表面形成用于冷却发动机热端组件的陶瓷热喷涂涂层，CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层可以提高陶瓷热喷涂涂层与合金钢基体之间的结合强度，而且，CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末形成中间粘结层同样也存在一定的阻热性；并且陶瓷热喷涂涂层使用的陶瓷复合纳米粉末是以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，采用沉淀法制备，进而可以提高发动机的功率密度和燃料利用率，该陶瓷复合纳米粉末的熔点高且热导率低，具备良好的隔热性能，该方法能够提高用于冷却发动机热端组件的热喷涂涂层的相稳定性、热震性并降低其热导率，具有显著的经济效益和市场应用前景。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法包括如下步骤：步骤一：采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末，其中，所述CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末包括如下重量份数的原料：镍20～34份、铬12～17份、钴1～3份、铝20～35份、钇24～48份和少量其他杂质。具体的，采用Hartman激波管原理对高压气体加速，加速之后的高压气体产生振荡频率为8万赫的脉冲气流，脉冲气流的流动速度为2马赫，进而利用该脉冲气流直接冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤一：采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末，其中，所述CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末包括如下重量份数的原料：镍20～34份、铬12～17份、钴1～3份、铝20～35份、钇24～48份和少量其他杂质；/n步骤二：采用溶液共沉法制备硝酸钇粉末颗粒，其中，硝酸钇粉末颗粒为球形结构，硝酸钇粉末颗粒的颗粒尺寸为20～60微米，松装密度为2g/cm

【技术特征摘要】
1.一种等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末，其中，所述CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末包括如下重量份数的原料：镍20～34份、铬12～17份、钴1～3份、铝20～35份、钇24～48份和少量其他杂质；
步骤二：采用溶液共沉法制备硝酸钇粉末颗粒，其中，硝酸钇粉末颗粒为球形结构，硝酸钇粉末颗粒的颗粒尺寸为20～60微米，松装密度为2g/cm3，机械强度为25～40MPa；
步骤三：以硝酸钇粉末颗粒为原料，配合硝酸铈晶体和二氯氧化锆晶体，采用沉淀法制备陶瓷复合纳米粉末，其中，陶瓷复合纳米粉末的粒径为35～55微米；
步骤四：对合金钢基体的表面进行预清理和预加热处理，预清理步骤至少包括对合金钢基体的表面进行去油污和喷砂处理，预加热处理以使合金钢基体的表面温度达到250℃，且预加热过程中需要保持合金钢基体的表面温度在250℃下保持2个小时以上；
步骤五：采用等离子喷涂设备将CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末喷涂在合金钢基体的表面以形成中间粘结层，之后将陶瓷复合纳米粉末喷涂在中间粘结层的表面以在中间粘结层的表面形成用于冷却发动机热端组件的陶瓷热喷涂涂层。


2.根据权利要求1所述的等离子喷涂耐腐蚀粉末制备热喷涂层的方法，其特征在于，所述采用超声气体雾化技术制备CoNiCrAlY抗腐蚀热喷涂合金粉末具体包括：
采用Hartman激波管原理对高压气体加速，加速之后的高压气体产生振荡频率为8万赫的脉冲气流，脉冲气流的流动速度为2马赫，进而利用该脉冲气流直接冲击CoNiCrAlY的液态金属流，使其雾化成微小的液...

【专利技术属性】
技术研发人员：任红旗，郑学正，郭本，苟琼，
申请(专利权)人：西安宇丰喷涂技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61