一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法技术

本发明专利技术提供了一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法；属于冷喷涂陶瓷涂层制备技术领域。本发明专利技术通过下述方案实现：将ZrO2与CeO2粉末按摩尔比为3-10：1混料后进行干式球磨，得到平均晶粒尺寸为10-15nm、非晶粉末占ZrO2与CeO2粉末总摩尔质量的5-20%的混合粉末，再将混合粉末在300-400℃预热后冷喷涂在基体材料表面，得到陶瓷涂层；冷喷涂的条件为：以氮气或氦气为工作气体，工作气体温度在350-550℃，压力为10-29大气压；喷枪出口处距沉积基体材料表面距离为30-50mm。本发明专利技术一改以往通常需要添加塑性金属等填料才能获得冷喷涂陶瓷复合涂层的惯常做法，借助陶瓷粉末的纳米化和非晶化技术，最终获得孔隙率低于1.2%，沉积效率高于40%，涂层界面结合强度位于30-55MPa的ZrO2/CeO2陶瓷涂层。本发明专利技术工艺简单，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了；属于冷喷涂陶瓷涂层制备

技术介绍
传统热喷涂过程主要依赖材料融化及快速固化，不可避免发生材料氧化、分解或组织变化。冷喷涂技术是一种新型的涂层沉积技术，冷喷涂过程主要依赖常温高动能粉末粒子(5-50μπι)的高速(300-2000m/s)碰撞，在碰撞界面进行的动能向热能转化过程中以达到使粉末颗粒与基体以及粉末颗粒间形成冶金结合而获得涂层的目的。因为冷喷涂涂层的沉积主要依赖塑性粒子的高应变(106_9/s)速率塑性变形，理论研究表明涂层沉积机制与碰撞界面的绝热剪切不稳定(ASI)变形有关，通过ASI区材料的粘流性特征实现碰撞界面材料的冶金结合。冷喷涂过程完全在远低于材料熔点条件下进行，涂层中几乎不存在热应力，且界面结合主要以冶金键结合特征为主，涂层粘附强度高于70MPa，明显高于等离子热喷涂涂层的结合强度(约20MPa)，且涂层致密度高，孔隙度低于1%。因为热影响小，冷喷涂涂层中通常能保持原始粉末的化学成分及相结构，有利于对特定材料的结构和性能的设计。然而，因为冷喷涂过程主要依赖材料的塑性变形，以往进行冷喷涂的材料通常是纯金属，即使在喷涂金属陶瓷时，陶瓷颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，氧化锆/氧化铈陶瓷粉末的纳米化、非晶化前处理将平均粒径均为1?10μm的ZrO2、CeO2粉末按摩尔比3?10：1混料，得到混合粉末后干式球磨至混合粉末的晶粒度为10?15nm、非晶化转变的混合粉末占ZrO2与CeO2粉末总摩尔质量的5?20%，得到冷喷涂用ZrO2+CeO2陶瓷粉末；第二步：冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层将第一步所得ZrO2+CeO2陶瓷粉末经预热后冷喷涂在基体材料表面；或将第一步所得ZrO2+CeO2陶瓷粉末经喷雾造粒后预热，预热后冷喷涂在基体材料表面；所述预热温度为300?400℃；冷喷涂工艺条...

【技术特征摘要】
1.一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法，其特征在于包括下述步骤: 第一步，氧化锆/氧化铈陶瓷粉末的纳米化、非晶化前处理 将平均粒径均为1-10 μ m的Zr02、Ce02粉末按摩尔比3_10:1混料，得到混合粉末后干式球磨至混合粉末的晶粒度为10-15nm、非晶化转变的混合粉末占ZrO2与CeO2粉末总摩尔质量的5-20%，得到冷喷涂用Zr02+Ce02陶瓷粉末； 第二步:冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层 将第一步所得Zr02+Ce02陶瓷粉末经预热后冷喷涂在基体材料表面；或 将第一步所得Zr02+Ce02陶瓷粉末经喷雾造粒后预热，预热后冷喷涂在基体材料表面； 所述预热温度为300-400°C ； 冷喷涂工艺条件为: 工作气体为氮气或氦气，工作气体温度为350-550°C，工作气体压力为10-29个大气压；喷枪出口处距沉积基体材料表面距离为30-50mm。2.根据权利要求1所述的一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法，其特征在于:所述ZrO2粉末的初始晶粒度为80-100纳米。3.根据权利要求1所述的一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法，其特征在于:第一步中，所述混料采用ZrO2粉末与CeO2粉末的直接混合或采用溶胶凝胶法在ZrO2粉末表面包覆混合CeO2。4.根据权利要求3所述的一种冷喷涂制备氧化锆/氧化铈陶瓷涂层的方法，其特征在于:所述的采用溶胶凝胶法在ZrO2粉末表面包覆混合CeO2是通过下述方案实现的: 按摩尔比Zr =Ce:聚二乙醇=3-10:1:2分别称取ZrO2粉末、硝酸铈(Ce (NO3) 3.6H20)、聚二乙醇，然后先将硝酸铈充分溶入聚二乙醇中，在恒温水浴80°...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊玉明，李松林，王磊，熊翔，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：