等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层制造技术

本实用新型专利技术公开一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层，该复合涂层，具有过渡层和面层，纳米陶瓷涂层APS喷涂的过渡层为镍基合金材料，APS喷涂的面层为Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层。所述方法如下步骤：基体按要求进行检查清理并进行喷砂处理；过渡层和面层采用APS喷涂，通过氩气和氢气的流量改变焰流的温度和速度，通过调节载气的气体流量将粉末送至火焰的中心，载气流量为1

【技术实现步骤摘要】
等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层


[0001]本技术涉及防腐蚀
，更具体地说，它涉及一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层。

技术介绍

[0002]设备的腐蚀问题已成为引发装备故障与事故的“头号劲敌”。腐蚀的影响持续不断，尤其是暴露在恶劣易腐蚀环境当中的设备，伴随着时间其影响将不断扩大；而且腐蚀的问题不易被初期察觉发现，也不易被引起重视，但是，腐蚀产生的不良影响却时刻对设备产生不良影响。
[0003]尤其是对于易腐蚀环境，例如海洋环境中，从浅海到深海都存在腐蚀的问题。为了资源开发、海洋环境保护以及维护国家海洋权益的需要，各个国家开展了对深海设备的研究和开发。主要的深海设备有载人潜水器、潜艇、水下管道、鱼雷等，它们在深海特殊环境中的腐蚀状况不同于浅海设备。与浅海环境相比，深海环境中存在着巨大压力以及严重的温度、盐度、溶解氧、pH值、生物污损、金属离子沉积和表面流速等问题，这给深海的研究与开发带来很大的困难，使得海面和浅海中很多成熟的技术都不能在深海中应用。深海探测器、潜艇等需在黑暗、低温和高压的环境下工作，海洋耐压舱表面除了面临海水的电化学腐蚀、生物化学腐蚀等腐蚀损伤之外，上下运行时受到的海水交变载荷越来越大，基体腐蚀疲劳随之加剧，迫切需要超耐蚀、耐磨、耐疲劳、与基体结合牢固及强韧性涂层。
[0004]因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于解决上述问题而提供一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层，具有良好的防腐蚀保护效果。
[0006]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层，包括工件上的基体面以及过渡层、面层，所述过渡层形成在基体面，面层形成在过渡层远离基体面的表面，所述过渡层为镍基合金层，所述面层为纳米陶瓷复合涂层。
[0007]本技术进一步设置为，所述过渡层的厚度为20
‑
200μm，并包括若干层叠设置的子过渡层。
[0008]本技术进一步设置为，所述子过渡层层叠形成有2
‑
10层，每层子过渡层均为APS等离子喷涂涂层。
[0009]本技术进一步设置为，所述纳米陶瓷复合涂层为Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层。
[0010]本技术进一步设置为，所述面层的厚度为200
‑
600μm，并包括若干层叠设置的子面层。
[0011]本技术进一步设置为，所述子面层层叠形成有10
‑
20层，每层子面层均为APS
等离子喷涂涂层。
[0012]本技术进一步设置为，所述面层的硬度值为800
‑
900HV。
[0013]本技术进一步设置为，所述过渡层和面层的孔隙率为0.5
‑
1.9％。
[0014]本技术进一步设置为，所述面层的孔隙率小于1.5％。
[0015]本技术进一步设置为，所述工件为铝合金，工件的基体面形成有喷砂层，喷砂层粗糙度为Ra3
‑
6。
[0016]综上所述，本技术具有以下有益效果：
[0017]在工件的基体面上形成有过渡层和面层，其中，过渡层形成在基体面上，面层形成在过渡层远离基体面的表面，在工件外形成多层复合涂层，形成对工件保护。
[0018]过渡层和面层采用依次层叠的结构，前一层喷涂后能够单独形成保护层，在完全固化后，再喷涂下一层，每层之间均形成相对独立的状态，形成多层复合覆盖的结构，进而可起到更好的包覆保护效果。
附图说明
[0019]图1为本技术一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层的结构示意图一；
[0020]图2为本技术一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层的结构示意图二；
[0021]图3为本技术的过渡层的结构示意图；
[0022]图4为本技术的面层的结构示意图。
[0023]附图标记：1、工件；2、基体面；3、过渡层；31、子过渡层；4、面层；41、子面层；5、喷射层。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]本实施例公开一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层，以装备的工件为载体，在工件的基体面上形成有过渡层和面层，其中，过渡层形成在基体面上，面层形成在过渡层远离基体面的表面，在工件外形成多层复合涂层，形成对工件的保护结构，使工件表面能够与恶劣环境相隔离，能够起到防腐蚀保护的作用。例如，可适用于海洋环境当中的装备使用。
[0026]其中，过渡层为镍基合金层，面层为纳米陶瓷复合涂层，过渡层和面层均采用APS喷涂形成，在工件外形呈致密保护层。具体地，面层可采用Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层，或者可以采用氧化铝或氧化钛两者复合的纳米陶瓷复合涂层，Al2O3/TiO2纳米陶瓷粉末结合力在30MPa以上，使得形成的面层具有更强的结合强度，表面更加稳定。
[0027]过渡层的厚度为20
‑
200μm，面层的厚度为200
‑
600μm。过渡层和面层的孔隙率保持在0.5
‑
1.9％的范围内，使得复合涂层当中孔隙较小，形成致密的保护。进一步地，面层的优选的孔隙率小于1.5％，面层的硬度值为800
‑
900HV，使得最终形成的保护层的保护寿命的更加延长。
[0028]进一步地，在面层的外部还涂覆一层封孔剂层，封孔剂在面层的外部作进一步的
保护，具体可采用针对纳米分子陶瓷涂层封孔剂，能够对面层的外部空隙进行保护封堵即可，起到降低并保持面层的孔隙率的效果。
[0029]过渡层采用镍基合金材料，在基体面上喷涂后形成镍基合金层，镍基合金可与内层的工件相互连接，也能够与外层的面层材料相互连接，起到过渡的作用。通过镍基合金作为过渡层，能够保持工件与面层之间的连接稳定性，避免出现结合强度不够而产生剥落或者孔隙率过大的情况。
[0030]该工件通常为铝合金，在工件外的基体面上进行预处理加工，使得在基体面呈粗糙度为Ra3
‑
6的的状态。通过增加基体面上的粗糙度，表面形成不同倾斜角度的微结构，能够增加基体面表面的面积，进而能够增加基体面与过渡层之间的接触面积，进而增加两者之间的结合强度。具体地，工件的基体面上可采用喷射处理的方式进行处理，形成粗糙度为Ra3
‑
6的喷射层。
[0031]该复合涂层采用APS喷涂，喷涂采用氩气为主，氢气为助燃气体的等离子喷涂设备。具体的喷涂工艺包括如下步骤：
[0032]步骤一：对工件的基体面，按要求进行检查、清理，并进行喷砂处理，喷砂粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子喷涂纳米陶瓷复合涂层，其特征在于，包括工件上的基体面以及过渡层、面层，所述过渡层形成在基体面，面层形成在过渡层远离基体面的表面，所述过渡层为镍基合金层，所述面层为纳米陶瓷复合涂层；所述过渡层的厚度为20
‑
200μm，并包括若干层叠设置的子过渡层；所述子过渡层层叠形成有2
‑
10层，每层子过渡层均为APS等离子喷涂涂层；所述面层的厚度为200
‑
600μm，并包括若干层叠设置的子面层；所述子面层层叠形成有10
‑
20层，每层子面层均为APS...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明利，吴鹏，张君，甄海涛，杜德欣，李国栋，朱翔，葛松洁，
申请(专利权)人：山东北溟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：