[發(fā)明專利]一種真空磁控濺射制備熱噴涂用包覆型復合粉末的方法

在審

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• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111519156A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 王國陽;董帥;余向飛;董杰
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽特種材料研究院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/22;C23C14/18;B22F1/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李現(xiàn)艷

本發(fā)明提供一種真空磁控濺射制備熱噴涂用包覆型復合粉末的方法，首先將一定粒度的芯核粉末放置于真空室內(nèi)的樣品臺上，然后選擇特定的濺射靶材作為包覆的殼層材料，并置于濺射靶架上，關(guān)閉真空室；分別打開機械泵和分子泵進行抽真空，并向真空室充入氬氣；啟動樣品臺高頻振動裝置，使樣品臺的粉末顆粒充分地均勻分散，并對粉末進行加熱；打開濺射靶電源，選擇功率和濺射時間等工藝參數(shù)進行濺射包覆，從而完成包覆型復合粉末的制備。相對于熱噴涂粉末的其他包覆技術(shù)，真空磁控濺射包覆具有包覆層均勻連續(xù)、致密且附著力強、包覆層和芯核材料可選種類多以及包覆工藝環(huán)保無污染等顯著的優(yōu)勢。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于微觀表面處理及真空物理技術(shù)領域，具體涉及一種真空磁控濺射制備熱噴涂用包覆型復合粉末的方法。

背景技術(shù)

熱噴涂材料被譽為熱噴涂技術(shù)的“糧食”，是熱噴涂技術(shù)的重要組成部分。熱噴涂用復合粉末是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成，可以充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，得到單一材料無法比擬的綜合性能。通過廣泛的材料組合，可衍生出多重功能的復合粉末，因而有望滿足耐腐蝕、耐磨減摩、抗氧化、耐高溫等多元苛刻工況下的涂層性能需求。目前國內(nèi)外已開發(fā)出大量不同規(guī)格和系列的具有特定功能的熱噴涂用復合材料，有利地推動了熱噴涂技術(shù)的發(fā)展。核殼結(jié)構(gòu)的包覆型復合粉末具有單一顆粒微觀上的非均勻性與粉末整體宏觀上的均勻性，芯核粉末不易燒損、氧化和熱分解，相對于其他復合粉末具有更好的性能，是熱噴涂復合粉末材料發(fā)展的重要方向和趨勢，因此引起了國內(nèi)外對包覆型復合粉末制備技術(shù)眾多的關(guān)注和研究。

目前，涉及熱噴涂用包覆型復合粉末制備方法的現(xiàn)有技術(shù)主要有：機械攪拌包覆法、化學鍍法、共沉淀法、高壓水熱加氫還原法等。

機械攪拌包覆是通過機械攪拌在微米級粉末上吸附粘結(jié)納米級粉末，形成的一種類似“芝麻團“的包覆復合結(jié)構(gòu)，攪拌包覆過程中易造成粉體成分的污染和氧化，而且包覆層不完整、不連續(xù)，包覆量難以控制，因而是一種結(jié)構(gòu)較為松散的包覆型復合粉末，在噴涂過程中難以確保粉末成分不發(fā)生偏析，對芯核材料的保護作用也不明顯。

化學鍍法、共沉淀法、高壓水熱加氫還原法等可歸為液相包覆法，其存在的主要缺點是：鍍液不穩(wěn)定、壽命短；易產(chǎn)生環(huán)境污染問題；鍍層中易帶入磷、硼雜質(zhì)元素，導致在熱噴涂工藝過程中易產(chǎn)生有害中間相；包覆前處理和后處理工序復雜等，這些缺點嚴重限制了液相包覆法在熱噴涂復合粉末制備領域的應用。

目前真空磁控濺射等氣相沉積方法用于塊體材料鍍膜的技術(shù)較多，但在粉體表面的包覆改性應用很少，僅有的一些文獻介紹的是主要用于改善顆粒界面潤濕性的粉末冶金等領域，而針對熱噴涂用復合粉末的真空磁控濺射包覆工藝尚未見到任何相關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有熱噴涂包覆粉末制備技術(shù)的不足，提供一種真空磁控濺射制備熱噴涂用包覆型復合粉末的方法，該工藝采用物理氣相沉積的方法，能夠在各種熱噴涂用金屬及其合金、陶瓷微米級顆粒表面沉積包覆各種純金屬或合金，不僅有效地避免了復合粉末的成分偏析，而且能夠抑制芯核顆粒的氧化、分解和燒損，有望成為熱噴涂用包覆型復合粉末的重要制備手段之一，從而推動高性能復合涂層的制備及應用。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種真空磁控濺射制備熱噴涂用包覆型復合粉末的方法，包括以下步驟：

步驟一、取芯核粉末，干燥后備用；

步驟二、將步驟一備用的芯核粉末放入真空室樣品臺上；

步驟三、將用作殼層材料的濺射靶材置于濺射靶材架上，關(guān)閉真空室；

步驟四、依次打開機械泵和分子泵，將真空室抽真空至2.5×10^-3~5×10^-3Pa；

步驟五、打開流量計，向真空室內(nèi)充入氬氣直至壓力為0.4~1Pa；