一种纳米热喷涂高性能涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米热喷涂高性能涂层的制备方法，超音速氧焰喷涂或超音速爆炸喷涂，喷涂采用的成分为Ｃｒ２Ｃ３－２５ＮｉＣｒ、ＷＣ－１２Ｃｏ、ＷＣ－１７Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、Ｎｉ－２０Ｃｒ、ＷＣ－１０Ｎｉ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、ＣＯＣｒＮｉＷ，喷涂的工艺参数参数包括氧气与燃料的比率及总流量、供粉率及载气条件、喷涂距离、喷涂的横向速度与纵向移动量和基体温度控制等。本发明专利技术将纳米化技术与非晶化技术相结合，利用超音速火焰喷涂方法或者超音速爆炸喷涂方法，制备出非晶涂层，形成的非晶纳米晶复合涂层具有优异的耐腐蚀和耐磨综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，尤其涉及在金属或者陶瓷表面喷涂涂层的方法，特别是一 种纳米热喷涂高性能涂层的制备方法。
技术介绍
非晶材料、纳米晶材料具有比传统材料更为独特而优异的性能，是很有发展前途 的新型材料。但是在实际中，直至目前，这些材料仍还没有大范围推广应用，其主要因素 是其制备过程难以控制，在实际中很难制备大块非晶、纳米晶材料，其应用主要被限制在薄 带、细丝、粉末等低维度形状上。相对而言，非晶、纳米晶涂层的制备过程就比较容易实现， 在众多制备涂层的方法中，热喷涂技术是一种极具竞争力的技术，同时也是非常有发展前 景的技术，在热喷涂技术中，主要采用等离子喷涂技术和超音速火焰喷涂技术来制备非晶 结构或纳米结构涂层。美国首先有人用高能球磨将微米级粉末球磨成纳米尺寸粉末，然后进行超音速火 焰喷涂，就可制备成显微组织更为精细的纳米结构涂层，涂层的厚度可以达到几毫米，但是 其不能兼具理想的耐腐蚀性能和理想的耐磨性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，所述的这种纳米 热喷涂高性能涂层的制备方法要解决现有技术中纳米热喷涂高性能涂层的耐腐蚀性能和 耐磨性能不能兼具的技术问题。本专利技术的这种纳米热喷涂高性能涂层的制备方法，包括一个在金属或者陶瓷表面 喷涂涂层的过程，其中，所述的喷涂涂层的过程中包括了超音速氧焰喷涂或超音速爆炸喷 涂的步骤。进一步的，喷涂的成分为Cr2C3-25NiCr、WC-12Co、WC-17Co、Ni、Ni-50Cr、Ni-20Cr、 WC-IONi、CoNiCrAlY 和 COCrNiW。进一步的，喷涂的工艺参数如下表所示，3 喷涂的横向速度与纵向移动量参数如下表所示， 喷涂基体的温度控制采用高压冷却气，基体温度在100-200°c之间。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显而易见的。本专利技术利用纳米化技术提高 材料耐磨性能、非晶化技术提高材料耐蚀性能的特点，将纳米化技术与非晶化技术相结合， 提出由非晶态合金粉末作为喷涂粉末，利用超音速火焰喷涂方法或者超音速爆炸喷涂方 法，制备出非晶涂层，然后对该涂层进行热处理使之产生部分晶化，形成既含有非晶结构又 含有纳米结构的非晶纳米晶复合涂层，这种涂层具有优异的耐腐蚀和耐磨综合性能。具体实施例方式采用超音速氧焰喷涂(HV0F，如JP5000系统)或超音速爆炸喷涂(D-GUN)工艺方 法制备设计的梯度结构涂层。需要优化的工艺参数包括氧气与燃料的比率及总流量，供粉 率及载气条件，喷涂距离，喷涂的横向速度与纵向移动量，基体温度控制等，已优化工艺参 数见表1表1 JP5000优化工艺参数 喷涂的横向速度与纵向移动量根据基体的大小而确定。详细参数见表2表2喷涂的横向速度与纵向移动量 喷涂基体的温度控制一般采用高压冷却气，基体温度一般可控制在100-200°C。关键技术在于，对于纳米结构金属底层的制备，着重控制工艺条件，一般采用HOVF 或D-GUN，如采用HVOF工艺优化工艺工艺见表1和表2，如使用D-GUN工艺，主要优化的工 艺条件包括C2H2、02、N2的气流压力，C2H2与O2的比例，喷涂距离和点火频率。通过工艺(Know How)条件的控制达到与基材的高结合力(应大于12，000PSI)，部 分保留原始材料非晶相和在涂层工艺中产生新的非晶相。对于陶瓷面层，一般采用D-GUN工艺，着重于控制工艺条件，达到高的涂层致密度 (大于98% )并在工艺过程中部分保留晶须相(大于1/3)。每层涂层的厚度在150 250 微米之间，涂层总厚度应在600 800微米之间。权利要求，包括一个在金属或者陶瓷表面喷涂涂层的过程，其特征在于所述的喷涂涂层的过程中包括了超音速氧焰喷涂或超音速爆炸喷涂的步骤。2.如权利要求1所述的纳米热喷涂高性能涂层的制备方法，其特征在于喷涂的成分 为 Cr2C3-25NiCr、WC-12Co、WC-17Co、Ni、Ni-50Cr、Ni-20Cr、WC-10Ni、CoNiCrAlY* COCrNiW。3.如权利要求2所述的纳米热喷涂高性能涂层的制备方法，其特征在于 喷涂的工艺参数如下表所示， 喷涂的横向速度与纵向移动量参数如下表所示， 喷涂基体的温度控制采用高压冷却气，基体温度在100-200 0C之间。全文摘要本专利技术提供了，超音速氧焰喷涂或超音速爆炸喷涂，喷涂采用的成分为Cr2C3-25NiCr、WC-12Co、WC-17Co、Ni、Ni-50Cr、Ni-20Cr、WC-10Ni、CoNiCrAlY、COCrNiW，喷涂的工艺参数参数包括氧气与燃料的比率及总流量、供粉率及载气条件、喷涂距离、喷涂的横向速度与纵向移动量和基体温度控制等。本专利技术将纳米化技术与非晶化技术相结合，利用超音速火焰喷涂方法或者超音速爆炸喷涂方法，制备出非晶涂层，形成的非晶纳米晶复合涂层具有优异的耐腐蚀和耐磨综合性能。文档编号C23C4/12GK101899636SQ200910052089公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日专利技术者李刚, 田庆芬 申请人:上海英佛曼纳米材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米热喷涂高性能涂层的制备方法，包括一个在金属或者陶瓷表面喷涂涂层的过程，其特征在于：所述的喷涂涂层的过程中包括了超音速氧焰喷涂或超音速爆炸喷涂的步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，田庆芬，
申请(专利权)人：上海英佛曼纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31