[其他]大氣常壓下涂層的等離子噴涂工藝

在審

• 申請號: 101986000005893
• 申請日: 1986-09-08
• 公開（公告）號: CN86105893B
• 公開（公告）日: 1988-08-31
• 發明（設計）人: 周立;王柄連;周慶生;陳正泉;胡本綱
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;江蘇省熱噴涂技術研究所
• 代理公司: 北京市第三專利代理事務所
• 代理人: 陸菊華;張永虎

本發明提出了一種在大氣常壓氣氛下獲得難熔金屬及其氮化物涂層的等離子噴涂工藝。由于采用了鋁包金屬粉為噴涂材料及使用含氫的混合氣體，避免了噴涂材料在噴涂過程中的氧化問題，從而可以在大氣氣氛下噴涂獲得所需涂層。本方法工藝簡單、操作方便、所需設備簡單、費用低、工件尺寸不限，又便于在形狀復雜或不能搬動、不能拆卸的工件上噴涂，工藝參數稍有改變就可獲得純金屬涂層或其氮化物涂層。

本發明屬于涂層的等離子噴涂技術。適用于難熔金屬（Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo）及其氮化物涂層，尤其適合于Ti、Zr及其氮化物涂層的噴涂。

隨著科學技術的不斷發展，人們對機器零部件表面性能的要求也日益增高，一般的金屬材料和工程合金，在表面的耐磨性、耐腐蝕、耐高溫等方面，已遠遠不能滿足要求。如果選用特殊的合金材料制作零部件整體，又很不經濟。為了節約金屬材料，又能滿足零部件表面性能的要求，迅速發展了表面涂層技術。

等離子噴涂技術是金屬表面處理、表面涂層技術中的一種。它是利用等離子焰流作為熱源，將金屬或非金屬粉末或線絲材加熱到熔化或半熔化狀態，并以高速噴向預先經過清潔及粗糙處理的工件表面上，從而形成一種具有特殊性能的涂層。與其他噴涂方法（氧乙炔火焰噴涂、金屬電弧噴涂）相比，它可以熔化高熔點的難熔金屬及非金屬與其化合物粉末，使普通材質的零件表面獲得一層具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫等各種不同性能的涂層。因此，等離子噴涂技術特別適用于在一般基體上得到難熔金屬及其氮化物的涂層。

難溶金屬及其氮化物具有熔點高、硬度高、耐腐蝕和其他優異的物理化學性能，在很多現代科技領域中有重要的用途。如鈦及其氮化物與基體金屬結合后有良好的韌性、耐熱沖擊性、耐腐蝕性、良好的切削性、高的硬度，TiN又有金黃色光澤，因而正逐步應用于工具、刀具及其它一些方面的金屬材料與非金屬材料的防護涂層、抗熱氧化涂層、耐磨涂層及高硬度涂層和裝飾涂層。

由于難熔金屬及其氮化物在高溫下活性大、極易氧化，因此噴涂過程一般都在惰性氣體氣氛中或真空中完成。

目前報導和應用較多的是金屬鈦及其氮化物的涂層。

曾經在氬氣氣氛中用電弧噴涂鈦涂層，但能引起脆性微裂紋的氣孔、第二相等不能很好地解決。Steffens H.等人提出在低壓下等離子噴涂能得到高質量的鈦涂層（A Comparison of low-pressure arc and low-pressure plasma sprayed titanium coatings，〈〈J.Vac.Sci.Technol.A3（6），11/12，1985，2459～2463〉〉。該工藝的特點是使用粒度＜45μm的氫化鈦粉為噴涂材料，工作室預真空后充入Ar/He混合氣體，使工作室壓力保持在50mbar，噴涂前，工件表面應預熱并去油，然后起弧將鈦粉噴向工件表面而得到鈦涂層。不足之處是噴涂必須在工作室內進行，要預抽真空。因此需要有一套抽真空系統，操作復雜，工作室容積有限，工件形狀和尺寸受到限制，一些不能拆卸或搬動困難的工件就不能用此工藝得到鈦涂層。而且用此工藝只能得到純鈦涂層，不能獲得氮化鈦涂層。