[發明專利]一種冷噴涂技術制備耐蝕耐磨鋁基非晶復合涂層的方法

在審

• 申請號: 201910812480.4
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110616424A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 陳杰;馬冰;賈利;崔烺;劉光;馮勝強;鄭子云
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;C22C45/08
• 代理公司: 33102 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛

一種冷噴涂技術制備耐蝕耐磨鋁基非晶復合涂層的方法，其特征在于包括以下步驟：配料：按照質量百分比稱取Al?Ni?RE非晶粉末50～90wt％、陶瓷增強相材料粉末50～10wt％，將上述兩種粉末置于機械混料機中混合后制得噴涂粉末；預處理：對基材表面依次進行清洗和噴砂粗化處理；冷噴涂：將上述制備的噴涂粉末裝入冷噴涂設備的送粉器中，再將預處理后的基材固定在噴涂夾具上，設定冷噴涂工藝參數后，用冷噴涂工藝在基材表面制備鋁基非晶復合涂層。本發明制備工藝簡單合理，制備的鋁基非晶復合涂層硬度高，涂層具有良好的抗蝕性，且耐磨性能大幅提高，是用于鋁合金和鎂合金材料表面耐腐蝕、耐磨損防護的理想選擇。

技術領域

本發明屬于材料表面涂層技術領域，涉及一種冷噴涂技術制備耐蝕耐磨鋁基非晶復合涂層的方法。

背景技術

鋁基非晶合金具有遠超于傳統鋁合金的性能，例如低密度、高強度和優異的耐蝕性、耐磨性等一系列優點，在能源化工、海洋裝備及航空航天等領域的表面耐蝕防護方面優勢明顯。然而鋁基非晶合金室溫下塑性變形能力較差，這限制了其作為整體結構材料的應用。因此，通過噴涂制備技術獲得鋁基非晶涂層的方法，在保證基材力學性的情況下，同時保持鋁基非晶涂層優異的耐蝕耐磨性能，是鋁基非晶在耐蝕耐磨防護領域應用的理想途徑。

冷噴涂技術是一種新興發展的噴涂技術，可以實現高質量金屬、陶瓷及金屬陶瓷的制備。在冷噴涂過程中，通過非氧化性氣流束加速噴涂粒子，噴涂粒子以高的速度和動能撞擊基材形成涂層。冷噴涂具有成本低、效率高、環保、可實現復合涂層及厚涂層制備等特點，與傳統熱噴涂相比，冷噴涂在較低的溫度條件下形成涂層，因而可以避免非晶的氧化、晶化，在制備鋁基非晶涂層方面具有明顯的優勢，同時，冷噴涂過程中氣流與粒子溫度較低，對基體組織結構的熱影響非常小，可防止熱噴涂過程中基地材料氧化等問題，保持材料原有的優異性能。

經查，現有專利申請號為CN201810952377.5的中國專利“一種鋁基碳化硼復合涂層制備方法”公開了一工藝過程，其包括原料預處理、基材預處理、涂層冷噴涂和涂層后處理共四個步驟，其中涂層組分是采用簡單的碳化硼粉和鋁合金粉的混合粉末，并且，需要對于工件進行預熱，要求100℃以上，后面還需要熱處理，加熱到350～500℃，會嚴重影響基材的性能，特別是對于鎂合金材料，幾乎無法應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種冷噴涂技術制備耐蝕耐磨鋁基非晶復合涂層的方法，制備工藝簡單，且制備的涂層具有優異的耐蝕耐磨性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種冷噴涂技術制備耐蝕耐磨鋁基非晶復合涂層的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)配料：以Al-Ni-RE非晶材料作為涂層的基礎相，按照質量百分比稱取Al-Ni-RE非晶粉末50～90wt％、陶瓷增強相材料粉末50～10wt％，將上述兩種粉末置于機械混料機中混合后制得噴涂粉末；

2)預處理：對基材表面依次進行清洗和噴砂粗化處理；

3)冷噴涂：將上述制備的噴涂粉末裝入冷噴涂設備的送粉器中，再將預處理后的基材固定在噴涂夾具上，設定冷噴涂工藝參數后，用冷噴涂工藝在基材表面制備鋁基非晶復合涂層。

作為優選，所述的Al-Ni-RE非晶粉末中Al元素含量為82～90wt.％，Ni含量為6～10wt.％，RE為稀土元素Y和La中的一種或兩種，含量為4～8wt.％，Al-Ni-RE非晶粉末為球形形貌，粉末粒徑為5～30μm。

優選，所述的陶瓷增強相材料粉末為SiC、Al₂O₃、TiC、c-BN中的一種或幾種，粉末粒徑為5～25μm。

進一步，所述步驟2)中的基材為鎂合金或鋁合金材料，噴砂粗化處理的的工藝參數為：噴砂壓力為0.2～0.8MPa，噴砂時間為5～15s，噴砂用砂丸目數為100～200目。