[發(fā)明專利]一種金屬陶瓷涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310064468.2
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103103471A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 吳旭
• 申請（專利權）人: 北京君山表面技術工程有限公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/12
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發(fā)明屬于金屬陶瓷涂層技術領域，具體涉及一種金屬陶瓷涂層的制備方法。

背景技術

涂層（coating）是涂料對基體施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了防護、絕緣、裝飾等目的，涂布于金屬，織物，塑料等基體上的薄層。目前，一些鋼鐵企業(yè)在制備金屬基體表面的涂層時，均使用十分昂貴的稀有金屬和高溫合金進行噴涂，形成生產(chǎn)成本較高的金屬涂層，由于金屬固有的特性，使其在使用過程中存在高溫軟化現(xiàn)象，因此，金屬涂層難以滿足某些特殊工況要求。

隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對涂層的耐磨性、耐熱性、強度和硬度等提出了更高的要求，使金屬陶瓷涂層得到了迅速的發(fā)展。金屬陶瓷涂層是以物理或化學方法在基體表面沉浸一層無機涂層，這種涂層具有金屬材料的強韌性、可加工型、導電導熱性，同時具有陶瓷材料的高熔點、高硬度、高化學穩(wěn)定性、耐磨、耐蝕并且制造成本低等特點。因此，金屬陶瓷涂層廣泛應用于發(fā)動機、燃氣機以及航空航天等領域。

目前，金屬陶瓷涂層的制備方法主要有化學氣相沉積法或物理氣相沉積法。其中，化學氣相沉積法可以方便地實現(xiàn)對大量部件同時進行涂層的沉積，但由于該技術需要在1000℃的高溫條件下進行，局限性很大，而物理氣相沉積法包括真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍，具有低溫、高能的特點，并且制備的金屬陶瓷涂層具有高硬度、高耐磨性的優(yōu)異性能，因此廣泛的應用于工裝、磨具表面的噴涂上，較好的實現(xiàn)了工件低成本、高收益的效果。但是，采用物理氣相沉積法是通過將金屬陶瓷材料熔融后蒸發(fā)，沉積在基體表面形成涂層，這種方法形成的涂層結(jié)構不夠致密，并且與基體結(jié)合不夠緊密。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種金屬陶瓷涂層的制備方法。采用該方法制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層結(jié)構致密，與基體結(jié)合強度高。

本發(fā)明提供了一種金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：

a）在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。

優(yōu)選的，所述步驟a）具體包括：

a1）在基體表面噴涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底層；

a2）在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述NiCr合金打底層表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。

優(yōu)選的，所述噴槍出口與所述基體表面或所述NiCr合金打底層表面的垂直距離為100～200mm。

優(yōu)選的，所述可爆炸氣體為乙炔和氧氣的混合氣體。

優(yōu)選的，所述乙炔流量為0.5～2m³/h，乙炔壓力為0.05～0.2MPa；所述氧氣流量為0.5～2m³/h，氧氣壓力為0.05～0.5MPa。

優(yōu)選的，所述乙炔與氧氣的流量比為1:（1～2.5）。

優(yōu)選的，以氮氣為送粉氣體將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述基體表面或NiCr合金打底層表面，所述氮氣的流量為0.2～0.5m³/h，氮氣的壓力為0.05～0.2MPa，氮氣的送粉量為1～100g/min。

優(yōu)選的，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末包括：5wt%～20wt%的Ni，1wt%～10wt%的Mo，余量的TiC。

優(yōu)選的，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末的粒度為5～95μm。

優(yōu)選的，所述NiCr合金粉末包括：75wt%～85wt%的Ni和余量的Cr。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂技術來制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末與基體表面發(fā)生撞擊時的動能很大，增加了NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強度，并且，由于噴涂時，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末顆粒撞擊到基體表面后受到急冷，在涂層中以超細的粉末顆粒形式存在，因此，形成的涂層結(jié)構致密，與基體的結(jié)合緊密。進一步的，在形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層之前，首先在基體表面形成由NiCr合金形成的金屬打底層，再在該金屬打底層上爆炸噴涂形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。NiCr合金的熱膨脹系數(shù)介于NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與被噴涂材料之間，因此可以有效降低NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面的熱應力，增大了NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面結(jié)合強度。