一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，包括以下步骤：第一步：TiO

【技术实现步骤摘要】
一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法
本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法。
技术介绍
TiO2是一种高效的新型光催化剂，在能源和环境领域有广泛的应用前景。然而，使用冷喷涂技术制备TiO2陶瓷涂层时，使用的TiO2陶瓷粉末的性质是至关重要的。普通的纳米TiO2粉末是不适合用于冷喷涂制备涂层，这是由于冷喷涂的高压高速气流会在基体表面形成弓激波阻碍纳米粉体的沉积；而TiO2的颗粒度偏大时，又会对基体形成冲蚀，很难形成涂层。目前，还没有关于适宜于冷喷涂用的TiO2陶瓷粉末的报道。只有用氦气或氮气做载气才能制备出TiO2涂层，成本偏高；另外，目前市场中制备的防腐冷喷涂层表面耐磨性不佳，易出现划痕等缺陷，无法兼具耐磨性高的性能。而制备的耐磨性高的冷喷涂层，又无法兼具耐腐蚀性好的性能，所以如何制备出兼具两种性能的冷喷涂层至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，本专利技术借助水热处理技术得到由纳米粉团聚成的微米级TiO2粉体，仅仅使用低成本的压缩空气为载气就能制备厚度为20～400μm的TiO2陶瓷涂层。该方法沉积效率高，可根据实际使用情况随意调节TiO2陶瓷涂层的厚度，可以用来制备厚的TiO2陶瓷涂层。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，包括以下步骤：第一步：TiO2陶瓷粉末的前处理将TiO2陶瓷粉末、硫酸铵粉末与去离子水混料进行水热处理，清洗去除硫酸根粒离子，干燥后得到由纳米粉团聚的微米级TiO2陶瓷粉末；第二步：冷喷涂制备TiO2陶瓷涂层将第一步得到的TiO2陶瓷粉末经预热后冷喷涂在基体材料表面；第三步：复合冷喷涂层将两喷枪通过机械力固定，能够实现同步运动，运动方式为一前一后同步运动，两喷枪的距离为100mm；前喷枪喷涂颗粒为耐腐蚀涂层颗粒，后喷枪喷涂颗粒为耐磨涂层颗粒；冷喷涂工艺条件为：使用压缩空气为工作气体，工作气体温度为300～600℃，气体压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为10～30mm。进一步的，所述的预热温度为200～600℃。进一步的，所述TiO2陶瓷粉末是由纳米粉团聚成的微米级粉末，其一次粒径为40～200nm，团聚后的二次粒径为30～50μm。进一步的，所述两喷枪分别独立控制、独立工作。进一步的，所述耐腐蚀涂层颗粒为纯铝颗粒、氧化铝颗粒或高强铝合金颗粒，冷喷涂加速气体为惰性气体；所述耐磨涂层颗粒为100μm以下的陶瓷颗粒，气体压强及喷嘴距离为所述耐腐蚀涂层颗粒的喷涂系统参数的一半，所述耐腐蚀涂层的厚度是耐磨涂层厚度的1.5倍。进一步的，所述两喷枪的距离为可调节，所述耐腐蚀涂层的冷喷涂加速气体为氮气或氩气，所述耐磨涂层颗粒为碳化硅。本专利技术的有益效果是：本专利技术借助水热处理技术得到由纳米粉团聚成的微米级TiO2粉体，仅仅使用低成本的压缩空气为载气就能制备厚度为20～400μm的TiO2陶瓷涂层。该方法沉积效率高，可根据实际使用情况随意调节TiO2陶瓷涂层的厚度，可以用来制备厚的TiO2陶瓷涂层。另外，通过双枪同步运动，能够实现对涂层成型的精准把控，制备的复合涂层表层为耐磨涂层，内层为耐腐蚀涂层，该涂层兼具了耐腐蚀和耐磨性的双重功能型，该复合涂层的制备工艺简单，控制方便，效率快，质量高，是一种极具潜力的复合冷喷涂层制备方法。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。根据本专利技术的实施例，提供了一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法。根据本专利技术实施例的利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，包括包括以下步骤：第一步：TiO2陶瓷粉末的前处理将TiO2陶瓷粉末、硫酸铵粉末与去离子水混料进行水热处理，清洗去除硫酸根粒离子，干燥后得到由纳米粉团聚的微米级TiO2陶瓷粉末；第二步：冷喷涂制备TiO2陶瓷涂层将第一步得到的TiO2陶瓷粉末经预热后冷喷涂在基体材料表面；第三步：复合冷喷涂层将两喷枪通过机械力固定，能够实现同步运动，运动方式为一前一后同步运动，两喷枪的距离为100mm；前喷枪喷涂颗粒为耐腐蚀涂层颗粒，后喷枪喷涂颗粒为耐磨涂层颗粒；冷喷涂工艺条件为：使用压缩空气为工作气体，工作气体温度为300～600℃，气体压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为10～30mm。实施例1本实施例中，冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法具体步骤如下：(1)将TiO2纳米粉末、硫酸铵粉末与去离子水按照质量比50:3:100混料，在150℃下进行水热处理2h，清洗去除硫酸根粒离子，干燥后得到由纳米粉团聚的微米级TiO2陶瓷粉末；TiO2陶瓷粉末是由纳米粉团聚成的微米级粉末，其一次粒径为100～150nm，团聚后的二次粒径为30～40μm。(2)将得到的TiO2陶瓷粉末经冷喷涂沉积到基体材料表面，冷喷涂工艺条件为：使用压缩空气为工作气体，工作气体温度为400℃，气体压力为1.8MPa，喷涂距离为20mm，喷涂道次20道。(3)随后将两套冷喷涂系统的喷枪进行机械固定，使两者能够实现前后态的同步运动，固定后，两喷枪的距离为50mm。将前喷枪冷喷涂系统的气体预热温度为500℃，所选粉末颗粒为纯铝颗粒，尺寸在10-50μm，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，采用的加速气体为氮气。后喷枪冷喷涂系统的气体预热温度为700℃，所选粉末颗粒为碳化硅颗粒，尺寸在10-100μm，送粉速率为10g/min，送粉距离为25mm，所采用的加速气体为氮气。设置两个喷枪的同步运动速度为50mm/s。(4)所得TiO2陶瓷涂层的厚度为80μm，孔隙率为1.6％，界面结合强度15MPa。实施例2本实施例中，冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法具体步骤如下：(1)将TiO2纳米粉末、硫酸铵粉末与去离子水按照质量比30:1:90混料，在120℃下进行水热处理3h，清洗去除硫酸根粒离子，干燥后得到由纳米粉团聚的微米级TiO2陶瓷粉末；TiO2陶瓷粉末是由纳米粉团聚成的微米级粉末，其一次粒径为50～80nm，团聚后的二次粒径为20～30μm。(2)将得到的TiO2陶瓷粉末经冷喷涂沉积到基体材料表面，冷喷涂工艺条件为：使用压缩空气为工作气体，工作气体温度为500℃，气体压力为2MPa，喷涂距离为15mm，喷涂道次30道。(3)随后将两套冷喷涂系统的喷枪进行机械固定，使两者能够实现前后态的同步运动，固定后，两喷枪的距离为50mm。将前喷枪冷喷涂系统的气体预热温度为500℃，所选粉末颗粒为纯铝颗粒，尺寸在10-50μm，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，采用的加速气体为氮气。后喷枪冷喷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步：TiO

【技术特征摘要】
1.一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：TiO2陶瓷粉末的前处理
将TiO2陶瓷粉末、硫酸铵粉末与去离子水混料进行水热处理，清洗去除硫酸根粒离子，干燥后得到由纳米粉团聚的微米级TiO2陶瓷粉末；
第二步：冷喷涂制备TiO2陶瓷涂层
将第一步得到的TiO2陶瓷粉末经预热后冷喷涂在基体材料表面；
第三步：复合冷喷涂层
将两喷枪通过机械力固定，能够实现同步运动，运动方式为一前一后同步运动，两喷枪的距离为100mm；
前喷枪喷涂颗粒为耐腐蚀涂层颗粒，后喷枪喷涂颗粒为耐磨涂层颗粒；
冷喷涂工艺条件为：使用压缩空气为工作气体，工作气体温度为300～600℃，气体压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为10～30mm。


2.根据权利要求1所述的一种利用冷喷涂制备高熵硼硅陶瓷表面材料的方法，其特征在于，所述的预热温度为200～600℃。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：邰召山，
申请(专利权)人：兆山科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11