[發明專利]一種Al/AlN復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910588366.8
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110158018B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 鄧子謙;宋琛;毛杰;劉敏;牛少鵬;張小鋒;鄧春明
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/067;C23C4/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

1.一種Al/AlN復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：采用超低壓等離子噴涂方法，在氧氣含量小于200ppm的環境中，通過等離子噴槍使Al粉熔融或氣化和N₂離化并促使兩者反應；

所述Al粉為球形納米粉末，所述Al粉的粒徑為5～30μm，并以氮氣作為送粉載氣，載氣量為6～12L/min。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超低壓等離子噴涂的過程中超低壓為30-300Pa，噴涂功率為90-120kW。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧氣含量小于200ppm的環境通過以下方式獲得：將真空艙抽真空，或者向抽真空后的真空艙內再填充惰性氣體或氮氣，以使真空艙內的氧氣含量降至200ppm以下。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體選自氬氣。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，抽真空同時，每分鐘往真空艙內填充10～20L/min氮氣，真空艙壓力降低至50Pa以下時，再次回填氮氣至4000Pa，循環2～3次。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括：在所述Al/AlN復合涂層的沉積基板的噴涂面的正前方還設置有N₂補充環，

所述N₂補充環的內側均勻間隔分布有多個出氣孔。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述N₂補充環為空心的不銹鋼環，所述出氣孔的直徑為0.5～2mm。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述N₂補充環與所述基板之間的距離為100～300mm，氣通量為0～10L/min。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超低壓等離子噴涂包括：將真空艙內的基體加熱，待等離子焰流穩定后，進行Al粉和N₂反應噴涂。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在真空艙的壓力＞4000Pa環境下點槍，當壓力降至＜500Pa，利用等離子焰流將基體預熱至600～900℃。

11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超低壓等離子噴涂的過程包括：控制噴涂過程中的真空腔室壓強為30～300Pa，等離子噴槍電流為1800～2100A、氬氣流量為70～110L/min、氦氣流量為0～20L/min、氮氣流量為10～20L/min、送粉速率為1～5g/min、噴槍移動速度為300～600mm/s，噴距為400～800mm。

12.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括：所述超低壓等離子噴涂之前，對基板表面進行噴砂處理。

13.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述噴砂處理所使用的砂粒材料包括白剛玉、棕剛玉或鋯剛玉中的至少一種，砂粒材料的粒度為46～120#。

14.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，噴砂壓力控制在0.3～0.6MPa，噴砂距離控制在100～300mm，噴砂機的噴嘴軸向方向與基板保持60～90°的夾角。

15.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，噴砂處理后，噴涂面表面粗糙度Ra3μm。

16.一種Al/AlN復合涂層，其特征在于，所述Al/AlN復合涂層根據權利要求1-15任一項所述的制備方法制得的。

17.根據權利要求16所述的Al/AlN復合涂層，其特征在于，所述Al/AlN復合涂層的厚度為5～200μm。