[發明專利]一種金屬陶瓷涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410247716.1
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN105215365B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 寇金鳳;盛曉晨;樂軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)31261
• 代理人: 曹芳玲,鄭優麗

技術領域

本發明涉及一種金屬陶瓷涂層及其制備方法，具體涉及一種具有外層以及位于外層和基體之間的過渡層的金屬陶瓷涂層。

背景技術

隨著航天航空事業的不斷發展，對發動機性能的要求越來越高，要求發動機具有很高的推重比和大的推力，即能在高溫、高速、高壓、富氧及含有固體顆粒沖刷的極端惡劣和苛刻的環境下可靠而持續的工作。常用來防護這些部件的玻璃搪瓷、玻璃陶瓷涂層由于脆性、低燒蝕性已經達不到上述防護要求。

金屬陶瓷是一種非常重要的復合材料，其既保持了陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩定性等特點，又具有金屬的強韌性和可塑性，用途極其廣泛，幾乎涉及到國民經濟的各個部分和現代技術的各個領域，對工業的發展和生產率的提高起著重要的推動作用。

目前，金屬陶瓷涂層的制備方法主要有化學氣相沉積法和物理氣相沉積法。其中化學氣相沉積法可以方便的實現對大量部件同時進行涂層的沉積，但由于該技術需要在1000℃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、高耐磨性的優異性能。但是，采用物理氣相沉積法是通過將金屬材料熔融后蒸發，沉積在基體表面形成的涂層，這種方法形成的涂層結構不夠致密，并且與基體結合不緊密。

因此，該領域迫切需要一種新的金屬陶瓷涂層，能夠克服上述缺陷。

發明內容

本發明旨在克服現有金屬陶瓷涂層的缺陷，本發明提供了一種具有外層以及位于外層和基體之間的過渡層的金屬陶瓷涂層。

本發明提提供了一種金屬陶瓷涂層，所述涂層包括金屬陶瓷外層以及位于所述金屬陶瓷外層和基體之間的過渡層，所述金屬陶瓷外層包括金屬合金粘結相和彌散分布在所述金屬合金粘結相中作為陶瓷增強相的硼化物顆粒，所述過渡層由鎳基自熔合金粉末制成。

較佳地，所述金屬合金粘結相由包含Ni和Cr的金屬粉末制成。

較佳地，按重量計，所述金屬陶瓷外層中各組分的含量為：Ce為0～1wt％，Hf為0～1wt％，Si為0.5wt％～3wt％，Cr為5.0wt％～21wt％，二元硼化物顆粒為5wt％～25wt％，余量為Ni。

較佳地，所述硼化物顆?？蛇x自TiB₂、ZrB₂、和HfB₂中的至少一種。

較佳地，所述硼化物顆粒占所述金屬陶瓷外層的體積分數可為5％～50％。

較佳地，按重量計，所述鎳基自熔合金粉末可由下述組分組成：B為0.1wt％～4.0wt％，Si為0.2wt％～5.0wt％，Al為0.1wt％～5.0wt％，Ti為0～2.0wt％，Mo為0～1.0wt％，Cr為5.0wt％～20.0wt％，Fe為5wt％～10wt％，余量為Ni。

較佳地，所述過渡層的厚度可為20～60um，所述金屬陶瓷外層的厚度可為50～100um。

較佳地，所述金屬陶瓷涂層與基體的結合強度可為30～50MPa。

本發明還提供了一種制備上述金屬陶瓷涂層的方法，所述方法包括：

1)混合所述鎳基自熔合金粉末和粘結劑，球磨3～5小時制得過渡層漿料；

2)按所述金屬陶瓷外層中各組分的配比稱取各組分，加粘結劑，球磨3～5小時制得金屬陶瓷外層漿料；

3)經表面處理的基體浸涂所述過渡層漿料，在800～1000℃下真空燒結以在所述基體表面形成過渡層；以及

4)形成有過渡層的基體浸涂所述金屬陶瓷外層漿料，在800～1100℃下真空燒結以在所述過渡層上形成金屬陶瓷外層。

較佳地，步驟1)和/或步驟2)中，所述粘結劑可為松油醇和/或聚乙二醇。

較佳地，步驟3)中，真空燒結的參數可為：升溫速率為5～20℃/分鐘，保溫溫度為800～1000℃，保溫時間為10～30分鐘。

較佳地，步驟4)中，真空燒結的參數可為：升溫速率為5～15℃/分鐘，保溫溫度為800～1100℃，保溫時間為10～40分鐘。

較佳地，所述真空燒結可在真空石墨爐中進行，真空度大于10^-2Pa。

本發明的有益效果：