[發(fā)明專利]等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法

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• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109112466A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 賈延東;王剛;易軍;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/073
• 代理公司: 上海卓冉律師事務所 31296
• 代理人: 李鋒

本發(fā)明公開了一種等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法，其包括下列步驟：提供用于制備涂層的金屬粉末，金屬粉末包括Ni粉、Al粉、Cr粉；將Ni粉和Al粉分別加入送粉器中，設計送粉器的程序，主要是調整送粉器的轉速，使Ni粉和Al粉在不同的時間段內出粉體積分數(shù)不同，但是兩種粉同一時間出粉的體積分數(shù)之和相同。本發(fā)明等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法能夠獲得準連續(xù)成分的涂層，經過退火處理后,結合物相、成分及性能分析可以快速篩選出優(yōu)異性能的Ni基合金涂層，即高硬度較小區(qū)域所對應的成分，同時在二元成分優(yōu)化的基礎上能夠實現(xiàn)多元成分優(yōu)化的Ni基合金涂層制備，縮短了研發(fā)周期。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高溫合金涂層高通量制備方法，特別是涉及一種等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法。

背景技術

Ni基合金涂層因具有高硬度，低的表面粗糙度，良好的抗氧化性能，以及良好的耐磨和耐熱性能等在航空發(fā)動機，艦船，汽車等工業(yè)領域得到廣泛的應用。目前國際上開發(fā)的Ni基合金涂層主要有Ni-5Al，Ni-20Al，Ni-Al-Cr，Ni-Al-B, Ni-Al-Fe等，然而隨著工業(yè)技術的發(fā)展，對Ni基合金涂層提出了更高的要求。影響Ni基合金涂層性能最主要的因素是合金中物相的組成，而物相與其成分密切相關。采用高通量的制備和表征方法可以快速建立Ni基合金涂層性能與其成分之間的關系，實現(xiàn)合金成分的最優(yōu)化，加快Ni基合金涂層的研發(fā)速度。

為了更好地適應我國工業(yè)發(fā)展的需求，在現(xiàn)有Ni基合金涂層的基礎上采用等離子噴涂的方法高通量制備和表征Ni基合金涂層，快速建立Ni基合金涂層性能與成分之間的關系，實現(xiàn)優(yōu)化合金成分的篩選，進而開發(fā)出具有自主知識產權的高性能高溫合金涂層，對我國工業(yè)化的發(fā)展具有深遠的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法，其能夠獲得準連續(xù)成分的涂層，結合物相、成分及性能分析可以快速篩選出優(yōu)異性能的Ni基合金涂層，即高硬度較小區(qū)域所對應的的成分，同時在二元成分優(yōu)化的基礎上能夠實現(xiàn)多元成分優(yōu)化的的Ni基合金涂層制備，該方法集制備和篩選與一體，大大縮短了研發(fā)周期。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種等離子噴涂Ni基高溫合金涂層高通量制備方法，其包括下列步驟：

步驟一，提供用于制備涂層的金屬粉末，金屬粉末包括Ni（鎳）粉、Al（鋁）粉、Cr（鉻）粉；

步驟二，將Ni粉和Al粉分別加入送粉器中，設計送粉器的程序，主要是調整送粉器的轉速，使Ni粉和Al粉在不同的時間段內出粉體積分數(shù)不同，但是兩種粉同一時間出粉的體積分數(shù)之和相同；

步驟三，打開等離子噴槍開始噴涂實驗，同一時間段內，噴涂基底固定不動，該段時間結束后，基底向上方運動一定距離，按步驟二，更換送粉器的轉速，使噴出來的Ni粉和Al粉的體積分數(shù)按比例改變，從而噴涂出不同成分的Ni基合金涂層，重復上述步驟，而從實現(xiàn)準連續(xù)成分的單塊涂層的制備，在噴涂的過程中，保持兩把噴槍噴出來熔融的粉末能夠相互交互在一起；

步驟四，對上述準連續(xù)成分的涂層進行退火處理，溫度范圍400℃~550℃，時間1~10h；準連續(xù)成分的涂層由于存在濃度梯度，在熱流的作用下，逐漸有高成分向低成分擴散，通過擴散溫度和時間的調整，涂層最終能夠實現(xiàn)連續(xù)梯度成分變化，退火后緩慢冷卻至室溫；

步驟五，將上述退火處理后的涂層切割成小條，按噴涂設計的成分范圍選取多個點進行微區(qū)衍射和能譜分析，然后進行顯微硬度測試，快速建立涂層硬度與成分和物相的關系，實現(xiàn)優(yōu)化Ni基成分涂層的篩選，進而獲得多個性能優(yōu)異的Ni基合金成分；

步驟六，選取上述步驟優(yōu)化的二元合金涂層成分與另外的金屬粉重復步驟二到步驟五，從而實現(xiàn)三元成分的Ni基涂層成分的篩選。