本发明专利技术介绍了一种真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，首先将芯核粉末放置于真空室内的样品台上，然后选择溅射靶材作为包覆的壳层材料，并置于溅射靶架上；分别打开机械泵和分子泵进行抽真空，并向真空室充入氩气；启动样品台高频振动装置，使样品台的粉末颗粒充分地均匀分散，并对粉末进行加热；打开溅射靶电源，选择功率和溅射时间等工艺参数进行溅射包覆，从而完成包覆型复合粉末的制备。相对于热喷涂粉末的其他包覆技术，真空磁控溅射包覆具有包覆层均匀连续、致密且附着力强、包覆层和芯核材料可选种类多以及包覆工艺环保无污染等显著的优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热喷涂复合粉末的制备技术，特别是。
技术介绍
热喷涂材料被誉为热喷涂技术的“粮食”，是热喷涂技术的重要组成部分。热喷涂用复合粉末是由两种或两种以上不同性质的材料组成，可以充分发挥各种材料的优点，得到单一材料无法比拟的综合性能。通过广泛的材料组合，可衍生出多重功能的复合粉末，因而有望满足耐腐蚀、耐磨减摩、抗氧化、耐高温等多元苛刻工况下的涂层性能需求。目前国内外已开发出大量不同规格和系列的具有特定功能的热喷涂用复合材料，有利地推动了热喷涂技术的发展。核壳结构的包覆型复合粉末具有单一颗粒微观上的非均匀性与粉末整体宏观上的均匀性，芯核粉末不易烧损、氧化和热分解，相对于其他复合粉末具有更好的性能，是热喷涂复合粉末材料发展的重要方向和趋势，因此引起了国内外对包覆型复合粉末制备技术众多的关注和研究。公开号CN101003089A的中国专利“超微或纳米金属粉包覆的复合粉末及其制备方法”，介绍了一种以金属粉、合金粉或碳化物粉为核心，以超微或纳米金属粉作为包覆层的包覆型复合粉末的制备方法。该专利首先将核心粉末、包覆金属粉和粘结剂称重配料混合，采用搅拌装置进行团聚搅拌，经过多层搅拌包覆和固化干燥后得到均匀包覆的复合粉末。文献I “纳米复合镍粉雷达吸 波涂层研究，宇航材料工艺，2009年第6期，29 32页”，介绍了一种纳米SiC包覆微米镍粉的热喷涂用复合粉末制备工艺。该文献首先将纳米SiC、微米镍粉称重混合，依次加入无水乙醇和表面活性剂，经高速剪切分散、超声波分散后，低温烘干得到SiC颗粒附着包覆于镍粉表面的复合粉末。公开号CN101923755A的中国专利“合金包覆型TiB2粉末的制备方法”，介绍了热喷涂用镍硼合金包覆TiB2粉末的制备方法。该专利将粒径小于75um的TiB2粉末进行粗化、敏化和活化处理后，采用化学镀包覆工艺将镍硼合金均匀地沉积在TiB2粉末表面，干燥处理后得到了流动性良好的镍硼包覆TiB2复合粉末。通过包覆金属层处理，有望解决TiB2在高温氧化气氛的喷涂过程中的相变分解问题。文献2 “热喷涂用Ni包FeS粉末的化学镀法制备与研究，中国表面工程，2007年8月，第20卷第4期”，介绍了一种在平均粒径为3 Ium的FeS粉表面完整包覆Ni的热喷涂用复合粉末制备工艺。该文献采用硫酸镍做主盐，次磷酸钠做还原剂，柠檬酸钠做络合剂，采用化学镀方法制备出了表面包覆均匀、致密镍合金层的Ni包覆FeS粉末，从而可以有效防止热喷涂过程中FeS的氧化烧损。公开号CN101923755A的中国专利“一种纳米结构金属陶瓷热喷涂喂料及其制备方法”，介绍了镍包覆氧化铝的金属-陶瓷复合热喷涂喂料的制备方法。该专利综合运用化学镀镍包覆纳米氧化铝、喷雾造粒、惰性气体保护烧结等工艺方法，制备出了兼具金属良好韧性、导热性以及陶瓷高硬、耐磨性的镍包氧化铝喷涂粉末，该复合粉末具有分散均匀、表面包覆金属含量可控、粉末粒度和内聚强度可满足喷涂要求等优点。公开号CN101214549A的中国专利“适合于热喷涂的金属-陶瓷复合粉体的制备方法”，介绍了一种适用于热喷涂的镍包氮化硼金属陶瓷复合粉体的制备方法。该专利首先对氮化硼陶瓷粉末进行碱洗、敏化和活化前处理，然后将配制好的反应溶液和前处理后的陶瓷粉末加入高压反应釜，升温、搅拌、通氢，使得溶液中的镍离子还原沉积在陶瓷粉末表面，经洗涤、过滤、干燥后得到镍包覆氮化硼的复合粉末。公开号CN102120259A的中国专利“一种核壳结构等摩尔Ti/Ni包覆型复合粉体的制备方法”，介绍了一种适合低温超音速火焰喷涂用的等摩尔Ti/Ni包覆型复合粉体的制备方法。该专利采用金属钛粉和硫酸镍粉为原料，以草酸为沉淀剂，通过非均相沉淀工艺在钛粉表面沉积草酸镍包覆层，然后热还原得到核壳结构等摩尔Ti/Ni包覆型复合粉体。文献检索结果表明，涉及热喷涂用包覆型复合粉末制备方法的现有技术主要有机械搅拌包覆法、化学镀法、共沉淀法、高压水热加氢还原法等，而针对热喷涂用复合粉末的真空磁控溅射包覆工艺尚未见到相关的报道。机械搅拌包覆是通过机械搅拌在微米级粉末上吸附粘结纳米级粉末，形成的一种类似“芝麻团“的包覆复合结构，搅拌包覆过程中易造成粉体成分的污染和氧化，而且包覆层不完整、不连续，包覆量难以控制，因而是一种结构较为松散的包覆型复合粉末，在喷涂过程中难以确保粉末成分不发生偏析，对芯核材料的保护作用也不明显。化学镀法、共沉淀法、高压水热加氢还原法等可归为液相包覆法，其存在的主要缺点是镀液不稳定、寿命短；易产生环境污染问题；镀层中易带入磷、硼杂质元素，导致在热喷涂工艺过程中易产生有害中间相；包覆前处理和后处理工序复杂等，这些缺点严重限制了液相包覆法在热喷涂复合粉末制备领域的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，克服现有热喷涂包覆粉末制备技术的不足，在各种热喷涂用金属及其合金、陶瓷微米级颗粒表面沉积包覆各种纯金属或合金，不仅有效地避免了复合粉末的成分偏析，而且能够抑制芯核颗粒的氧化、分解和烧损，有望成为热喷涂用包覆型复合粉末的重要制备手段之一，从而推动高性能复合涂层的制备及应用。为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用了如下技术方案 本专利技术的，包括使用具有真空室、气体质量流量控制器的磁控溅射设备，真空室内有靶材架、可旋转、翻转、高频振动、力口热功能的样品台，特征在于工艺过程包括 (1)选取被包覆芯核粉末，并进行干燥处理； (2)制备出满足溅射要求的靶材靶材成分为纯金属或合金，采用机加工方法将其加工成尺寸为Φ 100X4 mm的薄片； (3)将上述粉末和靶材分别放置于真空磁控溅射设备的真空室内的样品台和靶材架上;(4)抽真空至4. 5X 10_3 8X 10_4Pa,(5)打开气体质量流量控制器，充入氩气至O.2^1. OPa ； (6)调节样品台工艺参数，通过旋转、翻转和高频振动样品台的方式使被包覆芯核粉末均匀分散，并对样品台加热升温，加热温度范围为室温 400°C ； (7)打开溅射电源，进行真空磁控溅射；设置工艺参数可以为溅射气体流量范围20 200SCCM，溅射功率范围10(T5000W，溅射时间范围3(T300min ； (8)停止磁控溅射，待真空室内气压与大气压力平衡后，取出包覆粉末。本专利的真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，被包覆的芯核粉末其技术要求为芯核粉末流动性良好，粒度满足热喷涂要求，其平均粒度的范围通常为15 75um ;芯核成分可以是除磁性材料以外的金属、合金或陶瓷粉末，如铝粉、铜粉、Al2O3粉、Cr2O3粉、WC、Cr3C2粉等；芯核粉末在包覆处理前要进行干燥热处理。本专利的真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，所述的包覆层材料即靶材其技术要求为靶材成分为纯金属或合金，如铝、镍、铜、钛、钴及其合金等，尺寸为Φ 100X4 mm的机加工薄片。本专利的真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，所述的芯核粉末的分散和加热方法具体可以为样品台由电机驱动，可连续翻转、旋转和高频振动，使粉末充分暴露在靶材溅射区域；粉末加热采用辐射加热的方式，即在样品台外围安装管状加热器，热电偶及温控仪自动控温。本专利的真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，可通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，其特征是：包括使用具有真空室、气体质量流量控制器的磁控溅射设备，真空室内有靶材架、可旋转、翻转、高频振动、加热功能的样品台，特征在于工艺过程包括：（1）选取合适的被包覆芯核粉末，并进行干燥处理；（2）制备出满足溅射要求的靶材：靶材成分为纯金属或合金，采用机加工方法将其加工成尺寸为φ100×4㎜的薄片；（3）将上述粉末和靶材分别放置于真空磁控溅射设备的真空室内的样品台和靶材架上；（4）抽真空至4.5×10?3~8×10?4Pa，（5）打开气体质量流量控制器，充入氩气至0.2~1.0Pa；（6）调节样品台工艺参数，通过旋转、翻转和高频振动样品台的方式使被包覆芯核粉末均匀分散，并对样品台加热升温，加热温度范围为室温～400℃；（7）打开溅射电源，进行真空磁控溅射；设置工艺参数可以为溅射气体流量范围：20~200SCCM，溅射功率范围100~5000W，溅射时间范围30~300min；?（8）停止磁控溅射，待真空室内气压与大气压力平衡后，取出包覆粉末。
【技术特征摘要】
1.一种真空磁控溅射制备热喷涂用包覆型复合粉末的方法，其特征是包括使用具有真空室、气体质量流量控制器的磁控溅射设备，真空室内有靶材架、可旋转、翻转、高频振动、加热功能的样品台，特征在于工艺过程包括(1)选取合适的被包覆芯核粉末，并进行干燥处理；(2)制备出满足溅射要求的靶材靶材成分为纯金属或合金，采用机加工方法将其加工成尺寸为Φ 100X4 mm的薄片；(3)将上述粉末和靶材分别放置于真空磁控溅射设备的真空室内的样品台和靶材架上;(4)抽真空至4. 5X 10_3 8X 10_4Pa,(5)打开气体质量流量控制器，充入氩气至O.2^1. OPa ；(6)调节样品台工艺参数，通过旋转、翻转和高频振动样品台的方式使被包覆芯核粉末均匀分散，并对样品台加热升温，加热温度范围为室温 400°C ；(7)打开溅射电源，进行真空磁控溅射；设置工艺参数可以为溅射气体流量范围20 200SCCM，溅射功率范围10(T5000W，溅射时间范围3(T300min ；(8)停止磁控溅射，待真空室内气压与大气压力平衡后，取出包覆粉末。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国阳，王岳，武笑宇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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