[發明專利]一種具有與基體高結合強度的多金屬復合涂層及制備方法

有效

• 申請號: 202010034738.5
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN111020558B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 叢大龍;李忠盛;吳護林;張敏;何慶兵;宋凱強;陳海濤
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;C22C30/06;C22C21/10
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

本發明涉及一種具有與基體高結合強度的多金屬復合涂層及其制備方法，它由按照質量百分比分別為30～50%、10～30%、10～20%、5～15%、15～20%的Al粉、Zn粉、Ni粉、Ta粉和Ni合金粉制備而成，Ni合金粉為Inconel 625或Inconel718。該復合涂層中各成分形成了一層有機整體，與基體結合強度高，沉積過程中梯度硬度Ta顆粒和Ni合金顆粒對已沉積Al?Zn?Ni實現原位致密化作用，提高了涂層致密性，涂層孔隙率極低，長期在腐蝕物存在環境下使用時，腐蝕物不易通過孔隙進入基體進行腐蝕，耐腐蝕性能穩定。

本發明是專利申請號201910242535.2、發明名稱為“一種高耐蝕復合涂層及其制備方法”的分案申請。

技術領域

本發明涉及材料表面涂層制備技術領域。

背景技術

冷噴涂是一種新型的表面涂層制備方法，具有沉積溫度低、涂層結合強度高、無氧化等優點，是制備鋁、鋅、鎳等軟質溫度敏感材料涂層的理想技術，被廣泛應用于制備Al、Zn、Ni等耐腐蝕涂層。在金屬相中添加陶瓷顆粒雖然能夠提高涂層的致密性，但在涂層中它是以機械鑲嵌方式存在，并未與金屬相形成有機的整體，在腐蝕過程中仍會發生顆粒脫落導致涂層發生點腐的情況。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有與基體高結合強度的多金屬復合涂層。

本發明的另一目的在于提供上述多金屬復合涂層的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種具有與基體高結合強度的多金屬復合涂層，其特征在于：它由按照質量百分比分別為30～50%、10～30%、10～20%、5～15%、15～20%的Al粉、Zn粉、Ni粉、Ta粉和Ni合金粉制備而成；所述Ni合金粉為Inconel 625或Inconel718；所述Al粉、上述Zn粉和上述Ni粉的粒徑均優選為5～45μm，上述Ta粉和上述Ni合金粉的粒徑均優選為15～75μm。

上述多金屬復合涂層，它是將上述Al粉、上述Zn粉、上述Ni粉、上述Ta粉和上述Ni合金粉混合均勻后，采用低壓冷噴涂，噴涂至經噴砂粗化處理后的基體表面，再經熱處理而得到的。

發明人經過了長久研究發現，由于Ta金屬、Ni合金硬度高、不易變形，現有方法中通常采用高壓冷噴涂（一般大于3MPa）來制備單一的Ta金屬涂層和Ni合金涂層，且其設備要求龐大、費用高，也不能像低壓噴涂那樣可以手持，操作十分不便。而本發明結合低壓冷噴涂的工藝特點，創造性地采用特定的原料粉末復合配方，通過在多元耐蝕金屬相（粘結相）中添加雙相梯度硬度非陶瓷強化顆粒（硬質強化相），從而實現了可采用成本低、操作非常方便的低壓噴涂方法，同時配合兩級熱處理，得到了產品性能優異的高耐蝕復合涂層。

上述多金屬復合涂層的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟：

（1）將上述Al粉、上述Zn粉、上述Ni粉、上述Ta粉和上述Ni合金粉，置于機械混料機中混合均勻后制得噴涂粉末；

（2）采用低壓冷噴涂，將噴涂粉末噴涂至經噴砂粗化處理后的基體表面，形成冷噴涂復合涂層；所述的低壓冷噴涂操作中，工作氣體為氮氣，噴涂壓力為0.6～1.2MPa，工作氣體的溫度為200～600℃，噴涂距離為10～30mm，噴涂角度為60～90°，噴槍移動速度為10～50mm/s，相鄰道次偏移量為1～3mm，送粉速率為0.5～3g/s。其中，所述的相鄰道次偏移量是指設定低壓冷噴涂的單道噴涂寬度后，每道噴完后噴槍需要偏移一定距離再噴涂下一道次，如此反復形成一個完整的涂層，相鄰道次偏移的距離就是相鄰道次偏移量。

（3）將冷噴涂復合涂層熱處理，即得到厚度為5～500μm高耐蝕復合涂層；所述的熱處理操作具體為兩級真空熱處理，其中，第一級熱處理真空度為20～200Pa，溫度為250～380℃，處理時間為30～180min，第二級熱處理保持真空度不變，溫度為420～450℃，處理時間為5～60min。