[發明專利]一種層片狀和柱狀復合結構的耐蝕耐磨涂層及制備方法

有效

• 申請號: 201811386847.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109321861B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 崔洪芝;王明亮;宋曉杰;王燦明;宋強;趙玉橋;趙永
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/134;C23C24/10;C23C28/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種層片狀和柱狀復合結構的耐蝕耐磨涂層及制備方法，它是在預處理的基體表面通過低壓等離子噴涂方法噴涂合金粉獲得合金層，之后利用等離子噴涂之后的預熱在合金合金層表面再通過等離子熔射技術熔射合金粉和陶瓷粉混合粉獲得柱狀結構的復合熔覆層，循環往復，直到獲得沿厚度方向性能連續變化的多層的層、柱交替梯度結構。本發明不但提高涂層與基體結合力和耐蝕、耐磨性；也可以獲得沿厚度方向性能連續變化的多層的層、柱交替梯度結構，提高涂層材料的抗沖擊性能。

技術領域

本發明涉及一種耐磨、耐蝕涂層材料結構及制備技術，屬于金屬材料表面處理領域。具體來講就是公開了一種利用等離子噴涂加等離子熔射復合的方法，高效率地獲得具有層片狀和柱狀復合結構的涂層材料以及方法，在保障表面耐腐蝕性能的同時，提高耐磨性能，也可以獲得沿厚度方向性能連續變化的多層梯度結構，提高抗沖擊涂層材料的抗沖擊性能。

背景技術

在我國的海工機械、煤化工、石油行業的各類閘閥，礦山、水泥行業的各種沙泵、渣漿泵、水輪機、輸送管道等，工作在復雜、嚴苛的磨損、腐蝕環境下，因為工件表面的防護涂層材料以及性能不合乎要求，而大大縮短了使用壽命，既帶來安全隱患，也成為消耗最大的易損件。目前常用的提高表面性能的方法主要有：激光和等離子熔覆、堆焊、雙金屬復合熔鑄或鑲鑄、噴涂等，皆可以在不同的金屬材料基材上制備不同的涂層，提高耐磨或者耐蝕性能。

中國專利申請號：201711298879.2，提供一種曲折柱狀結構的熱障涂層陶瓷層及其制備方法，采用等離子噴涂氣相沉積技術，送入熱障涂層陶瓷層粉末后，粉末蒸發形成氣相。通過噴涂過程中基體沉積表面和等離子射流之間角度的多次變換，調節陶瓷層柱狀結構的沉積生長方向，獲得具有與基體表面法線方向呈一定角度的曲折柱狀結構熱障涂層陶瓷層，該發明制備的曲折柱狀結構熱障涂層陶瓷層能大幅度提高隔熱性能和抗高溫腐蝕能力。

中國專利申請號：201110280844.2，公開了一種納米/類柱狀晶混合結構熱障涂層及其制備方法，包括粉末選擇及預處理步驟、基體預處理步驟、制備金屬粘結層步驟、制備6-8％YSZ陶瓷層步驟。該發明所公開的涂層具有高應變容限、優異隔熱性能、高結合強度、高熱循環壽命及熱沖擊壽命，使熱障涂層具有更好的綜合性能。

中國專利申請號：200480035764.9公布了一種層狀結構的氣相沉積覆層，這種層狀結構覆蓋的基材用于高剪切和/或高沖擊領域。

中國專利申請號：201810214053.1公布了具有結構梯度的熱障涂層及其制備方法，該熱障涂層從下至上依次設置的基體、粘結層和陶瓷面層，其中，該陶瓷面層的微觀結構呈梯度變化，由從下至上依次設置準柱狀結構陶瓷底層、層狀和柱狀混合結構陶瓷過渡層和致密層狀結構陶瓷頂層。通過超低壓等離子多相沉積方法可實現該熱障涂層的一次性連續制備。制備的熱障涂層具有高隔熱、長壽命、更強抗腐蝕和抗沖刷等性能優點。

采用以上不同的涂層設計和制備方法，可以提高工件的使用壽命。但迄今為止，針對超厚、強冶金結合的耐磨、耐蝕涂層以及制備方法，還尚未見到國內外報道。因此，迫切需要開發滿足耐磨、耐蝕、抗沖擊性能要求，涂層是與基體呈冶金結合的超厚涂層，且性能是沿厚度方向梯度變化的涂層材料以及高效率的制備方法，滿足不同行業對耐磨蝕材料以及涂層的需求。

發明內容