[發明專利]一種氧化鋁強化高溫防護涂層及其制備方法

無效

• 申請號: 201010101620.6
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN102134714A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 熊天英;孔令艷;李鐵藩;劉玉亮;吳杰;崔新宇;楊婧;沈莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及高溫防護涂層制備技術，具體為一種氧化鋁強化高溫防護涂層，以及采用冷噴涂制備氧化鋁強化高溫防護涂層(TiAl₃復合防護涂層)的方法。

背景技術

冷噴涂是近年才發展起來的一門新興表面處理技術，與傳統的熱噴涂不同，它是在低溫狀態下，通過高速粉末顆粒撞擊基體時的塑性變形與冷焊所形成的涂層，特別適合對熱和氧化敏感的粉末和基材涂層制備。參見文獻：[1]A.Papyrin，Cold?spray?technology，Adv.Mater.?Proc.，2001，160(3)，p?49-51；[2]T.Stoltenhoff，H.Kreye，H.Richter，An?analysis?of?the?cold?spray?process?and?its?coatings，J.Therm.SprayTechno.，2002，11(4)，p?542-55；[3]M.F.Smith，Comparing?cold?spray?with?thermalspray?coating?technologies：in?the?cold?spray?materials?deposition?process?2007，V.K.Champagne，ed.，WP，Cambridge，England，2007，p?43-61。

同時，冷噴涂粉末成分可以隨意調配，如在可塑性變形的金屬粉末中添加氧化鋁陶瓷粉末，可以大大加強金屬涂層的性能。采用氧化鋁陶瓷強化的Al涂層，噴涂到鎂合金基體上，不但改善了基材的耐腐蝕性能，同時使涂層更加致密，增加了基體的耐磨損性能，參見文獻：[4]Y.S.Tao，T.Y.Xiong，C.Sun，et?al.Effect?ofα-Al₂O₃?on?the?properties?of?cold?sprayed?Al/α-Al₂O₃?composite?coatings?on?AZ91Dmagnesium?alloy，Appl.Surf.Sci.，2009，In?press。

TiAl₃是一種很好的高溫防護涂層，采用冷噴涂能夠將純金屬粉末噴涂到基材上形成這種涂層，效果良好。參見文獻：[5]Kim，D.Park，I.Kim，H?Kim，K?Park，Effect?of?Aluminising?on?High?Temperature?Oxidation?Resistance?of?TiAl?Compounds.Mater.Sci.Technol.，14(1998)822.；[6]Z.D.Xiang，S.R.Rose，P.K.Datta，Packformatin?and?long?term?oxidation?kinetics?of?TiAl₃?coating?on?r-TiAl，Mater.Sci.Technol.，2005，21，p?1111-1118；[7]L.Shen，L.Y.Kong，T.Y.Xiong，H.Du，T.F.Li，Preparation?of?TiAl-Al?composite?coating?by?cold?spraying，Trans.Nonferrous?Met.Soc.China，2009，19，879-882。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化鋁顆粒強化TiAl₃高溫防護層及其制備方法。該涂層成分為氧化鋁-TiAl₃復合涂層，具有較好的抗高溫氧化和環境脆化性能；制備方法采用冷噴涂法，操作簡便，成分容易控制，形成涂層質量好。

本發明的技術方案是：

一種氧化鋁顆粒強化TiAl₃高溫防護涂層的制備方法，將氧化鋁粉末、純鈦粉、鋁粉按摩爾比(1～3)∶1∶(1～5)機械混合均勻后，用冷噴涂設備直接噴到基材上，隨后經過熱處理，制備出主要成分為氧化鋁-TiAl₃的復合涂層。該涂層孔隙率低，與基材相容性好，結合力強，抗高溫氧化性能良好。

所述涂層成分為氧化鋁-TiAl₃中，氧化鋁占18～70wt％，TiAl₃占30～82wt％，氧化鋁均勻分布，TiAl₃成金屬間化合物，涂層孔隙率為1～2％。

所述氧化鋁(Al₂O₃)顆粒形狀采用球形、長方形或無規則形狀均可。