[發明專利]一種增材制造用改性減摩耐磨抗蝕納米陶瓷粉體材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710849561.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107500782B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 王鈾;遲逞;張琦文;王悅;王瀾
• 申請（專利權）人: 遲逞
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;B33Y70/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

一種增材制造用改性減摩耐磨抗蝕納米陶瓷粉體材料的制備方法，涉及一種增材制造用陶瓷粉體材料的制備方法。本發明是為了解決目前增材制造用陶瓷粉體材料無法同時具備耐磨、抗蝕、減摩和自潤滑功能的技術問題。本發明：①球磨混粉；②噴霧干燥；③松裝燒結致密化處理；④對相對致密的復合粉體進行二次造粒得到較為致密的復合粉體；⑤采用等離子技術對二次造粒粉體進行處理；⑥過篩。本發明制備的納米陶瓷粉體材料具有優良的減摩耐磨抗蝕性能，適用于各種增材制造技術尤其是熱噴涂技術領域，如作為各種熱噴涂陶瓷工作面層材料，尤其可作為用于軍艦、潛艇、航空母艦等高端裝備上的具有減摩耐磨抗蝕需求的零部件上用的涂層材料。

技術領域

本發明涉及一種增材制造用陶瓷粉體材料的制備方法。

背景技術

現代熱噴涂尤其是等離子噴涂作為材料表面強化與改性的先進技術，能通過噴涂獲得 不同材質的涂層來提高被保護基體材料的耐磨、耐蝕、耐溫等性能，可在不改變整體材料 性能的前提下實現對關鍵部件的防護。等離子噴涂技術可用于金屬、陶瓷及復合材料涂層 的制備，其中陶瓷涂層因具有高硬度、高耐磨耐蝕等優點而廣泛應用于海洋環境中運動部 件的表面防護，尤其是艦船、潛艇、航母裝備上的關鍵部件，和海洋裝備中鉆井套管、作 業泵和管件等運動部件的強化。熱噴涂技術就是表面工程中的一種重要技術手段，它被普 遍應用于航空航天，冶金等相關領域。等離子噴涂作為一種將等離子電弧作為熱源的熱噴 涂方法，在利用熱源將預處理后的基體材料加熱后，通過噴槍將噴涂顆粒伴隨著等離子焰 流以熔融或半熔融狀態高速噴射在基體表面，并形成一層致密的涂層。

在熱噴涂納米涂層技術中，通過球磨混粉、噴霧干燥團聚、高溫燒結致密化等手段， 將所需成分組成的納米尺度的初始粉體制備成滿足熱噴涂要求的納米結構可噴涂粉體喂 料的過程就是所謂的納米粉體再造粒。不僅可噴涂粉體喂料的成分和組織結構，還有可噴 涂粉體喂料的致密度和流動性都將直接影響涂層的最終性能。可噴涂粉體喂料致密度越 高，由其制備的涂層也越致密，于是涂層的力學性能就會更好。此外，粉體喂料的流動性 還會影響到沉積效率。在液料噴涂技術出現之前，若是沒有納米粉體再造粒技術，也就不 可能得到納米結構的熱噴涂涂層。重要的還有，可噴涂粉體喂料的成分和納微觀組織結構 也可以通過納米粉體再造粒過程進行調控，于是就能夠獲得不同所需性能的納米結構熱噴 涂涂層。

陶瓷材料性能優異，具有高剛度、高化學穩定性、高絕緣絕熱能力、低熱膨脹系數和 低摩擦系數等特性，并且具有較高的熔點，恰好可以利用等離子噴涂焰流能量集中、溫度 高的特點，將陶瓷粉體用作等離子噴涂原料以制備成具有相應性能的涂層。在多種陶瓷涂 層中，Al₂O₃/TiO₂復合氧化物陶瓷涂層在軍艦、潛艇、和航空母艦設備上的數百種零部件上 獲得了廣泛應用(如潛艇進氣和排氣閥件、艙門支桿、氣體透平機的螺旋泵轉子和燃料泵部 件等)。其中Al₂O₃是較為重要的一種氧化物陶瓷涂層材料，它具有涂層硬度高、耐腐蝕性 強等特點，并且具有很強的絕緣性。但Al₂O₃涂層脆性大，對應力或缺陷十分敏感，因此在工程應用當中會受到很多局限。通過添加TiO₂粉末，可以增強Al₂O₃涂層的韌性，等離子 噴涂Al₂O₃/TiO₂陶瓷涂層較純Al₂O₃陶瓷涂層機械物理性能得到明顯改善。