一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，包括如下步骤：1)按预设比例将带磁性的金属粉末与陶瓷粉末混合，得到混合粉末备用；2)对步骤1)中的混合粉末进行干燥处理；3)对基体清洗去油、干燥及喷砂处理；4)采用等离子喷涂装置对步骤2)中处理后的混合粉末采用单路送粉的方式沉积在步骤3)处理后的基体上，并且，送粉过程中在等离子喷枪外设置一个外加磁场用于对混合粉末的喷射速度进行选择加速，使混合粉末在基体上沉积成连续过渡涂层。本发明专利技术中，能确保金属层

【技术实现步骤摘要】
一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及涂层喷涂
，尤其涉及一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]热喷涂技术，特别是等离子喷涂广泛应用于机械电子、化工、航空航天、核能等领域。等离子喷涂主要利用等离子体加热熔化材料并喷射到基体上，粉末粒子被惰性气体注入等离子体射流中，熔化并加速在基体上高速撞击并淬火，从而产生具有典型微观结构的涂层。热喷涂涂层结构体系历经创新发展，分为单层涂层、双层涂层、多层涂层、梯度涂层以及连续过渡涂层。相比于单层、双层、多层和梯度涂层，连续过渡涂层在涂层界面过渡区表现出更好的化学组分连续性，从而涂层力学、热学性能在界面区也呈现一定的连续性，这样的性能连续性使得涂层寿命得以极大提升。
[0003]然而，现有的等离子连续过渡涂层制备方法，一般采用双路送粉法。该方法受到高强温度场、重力场、空气流动阻力、粉末物理性质等因素的影响，使得连续过渡涂层制备难以可控，从而难以实现工业化生产。
[0004]特别对于化学、物理性质差距较大的涂层粒子，例如金属粉末与陶瓷粉末组成的复合涂层粒子，该复合涂层在进行等离子喷涂时，将金属粉末与陶瓷粉末采用双路送粉法制备连续过渡涂层时，两路熔融粉末粒子共用一个热源温度场、气压场等，使得只单单通过调整送粉角度、送气流量等因素，难以控制喷涂粉末粒子飞行轨迹连续区，使制备的连续过渡涂层的结合强度、分布均匀性等都不够理想，从而加大了连续过渡涂层的制备难度，同时，影响复合涂层的使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，其解决了现有技术中对复合材料采用等离子喷涂制备连续过渡涂层的制备方法存在涂层界面连续性、结合性不强，复合材料粒子间分布不均匀的问题。
[0006]根据本专利技术的实施例，一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0007]1)按预设比例将带磁性的金属粉末与陶瓷粉末混合，得到混合粉末备用；
[0008]2)对步骤1)中的混合粉末进行干燥处理；
[0009]3)对基体清洗去油、干燥及喷砂处理；
[0010]4)采用等离子喷涂装置对步骤2)中处理后的混合粉末采用单路送粉的方式沉积在步骤3)处理后的基体上，并且，送粉过程中在等离子喷枪外设置一个外加磁场用于对混合粉末的喷射速度选择性加速，使混合粉末在基体上沉积成连续过渡涂层。
[0011]本专利技术的技术原理为：
[0012]陶瓷粉末和金属粉末充分混合，采用单路送粉，在进行喷涂时，喷枪外附加的外加磁场能使金属粉在送粉方向上比陶瓷粉产生较大的速度差；
[0013]相等的单位时间内，熔融金属与熔融陶瓷运动粒子在垂直于等离子焰流方向上产生位移差，熔融金属粒子整体送粉范围相比陶瓷沉积范围发生偏移；
[0014]最后，正是这种偏移的出现，使得喷枪在预先设定的喷涂行径方向上，金属粒子最先沉积，形成纯的粘接层；中间混合粉末部分次后沉积，形成金属层
‑
陶瓷层连续过渡区；陶瓷粒子最后沉积，形成纯的陶瓷层，进而得到预期的连续过渡涂层。
[0015]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0016]先将金属粉末和陶瓷粉末混合后，再采用进行单路送粉，配合外加磁场的作用，能使金属层
‑
陶瓷层连续过渡区的粒子分布更加均匀，便于后续的陶瓷粒子沉积，较双路送粉操作来说，能有效地减少了温度场、气压场和重力场的影响，避免熔融粉末粒子轨迹受到温度、气压和重力的影响，一定程度的解决了喷涂粉末粒子飞行轨迹连续区不可控甚至变小的问题，确保金属层
‑
陶瓷层连续过渡区与金属层、陶瓷层的结合强度，使得制备的连续喷涂涂层的截面的连续性更优，使得涂层结合强度大大提高，进而延长整个涂层的使用寿命。
附图说明
[0017]图1为实施例1制备的连续过渡涂层的金相图；
[0018]图2为实施例2制备的连续过渡涂层的金相图；
[0019]图3为实施例3制备的连续过渡涂层的金相图；
[0020]图4为实施例4制备的连续过渡涂层的金相图；
[0021]图5为对比实施列1制备的双路送粉连续过渡涂层的金相图；
[0022]图6为本专利技术非均匀磁场模型方案图；
[0023]图7为本专利技术喷枪、亥姆霍兹非均匀磁场线圈与喷涂方向的一种位置关系图。
[0024]图示：10、喷枪；11、单路送粉管；12、亥姆霍兹非均匀磁场线圈；13、基体；14、金属层；15、连续过渡涂层；16、陶瓷层。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0028]1)材料准备：金属粉末采用质量比87：13的Fe粉末和Cr粉末组成(Fe13Cr)，陶瓷粉末选用YSZ陶瓷粉末。
[0029]2)将金属粉末与陶瓷粉末分别进行过筛处理，选取粉末粒径分布在10～50μm的金属粉末和陶瓷粉末。
[0030]3)将符合要求的金属粉末与陶瓷粉末按照质量比为0.2:0.8进行混合，金属粉末与陶瓷粉末采用玻璃棒充分搅拌混合均与，得到混合粉末备用。
[0031]4)将步骤3)中的混合粉末放入烘干机内进行干燥处理，控制烘干温度为100℃，烘干时间为20min，粉末干燥之后，可以大大提高粉末的流动性，增加喷涂的沉积率，提高涂层的致密性。
[0032]5)基体处理：
[0033](1)清洗去油：将基体放入无水乙醇或者丙酮溶液中超声震荡5分钟，去除污垢和
油脂；
[0034](2)干燥：对清洗去油处理后的基体采用吹风机干燥；
[0035](3)喷砂：对干燥处理的基体采用喷砂机对基体的待喷涂面的喷砂处理，且喷砂机的石英砂粒径为10～40目。
[0036]6)喷涂前准备：
[0037]在喷涂前，在等离子喷涂设备的喷枪10外设置亥姆霍兹非均匀磁场线圈12，如图6、7所示，所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的加速线圈由平行且间隔布设的小半径线圈与大半径线圈组成；选取亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的加速线圈半径包括如下范围：
[0038]小半径线圈半径：25mm，大半径线圈半径：120mm；
[0039]所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的中心磁场强度包括如下范围：
[0040]小半径线圈中心磁场强度：550mT，大半径线圈中心磁场强度：275mT；
[0041]所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的正向上磁场强度梯度为2500mT/m；
[0042]所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的加速磁场宽度为20cm；
[0043]所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈12的加速磁场电源功率范围为1000W。
[0044]7)喷涂：
[0045](1)等离子弧准备：等离子喷涂设备的冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)按预设比例将带磁性的金属粉末与陶瓷粉末混合，得到混合粉末备用；2)对步骤1)中的混合粉末进行干燥处理；3)对基体清洗去油、干燥及喷砂处理；4)采用等离子喷涂装置对步骤2)中处理后的混合粉末采用单路送粉的方式沉积在步骤3)处理后的基体上，并且，送粉过程中在等离子喷枪外设置一个外加磁场用于对混合粉末的喷射路径选择性加速，使混合粉末在基体上沉积成连续过渡涂层。2.如权利要求1所述的一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述外加磁场包括亥姆霍兹非均匀磁场线圈，所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈的加速线圈由平行且间隔布设的小半径线圈与大半径线圈组成。3.如权利要求2所述的一种单路送粉的连续过渡涂层的制备方法，其特征在于：所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈的加速线圈半径包括如下范围：小半径线圈半径：25～55mm，大半径线圈半径：120mm；所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈的中心磁场强度包括如下范围：小半径线圈中心磁场强度：550mT，大半径线圈中心磁场强度：275mT；所述亥姆霍兹非均匀磁场线圈的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏，胡显超，黄太红，万发杨，谭贤兵，任珂，李柳青，杨晋，黄颜，文蕾，黄文浪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：