[發明專利]一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010746042.5
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111910143A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 于振濤;李倫;張亞峰;余森;趙利淵;何衛敏;汶彬彬;牛金龍;王云;倪園
• 申請（專利權）人: 暨南大學;西北有色金屬研究院
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/131
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層及其制備方法與應用。該涂層由純金屬/陶瓷粉末復合所得的粉芯絲材通過熱噴涂技術制得，其中粉芯絲材包括外包皮和內芯兩部分，外包皮為純金屬，內芯為陶瓷粉末與純金屬粉末的混合物，純金屬粉末占內芯體積的7～30％，外包皮與內芯的體積比為30：70～70：30。所述粉芯絲材中純金屬粉末起到增塑劑和導電劑的作用。本發明所得涂層具有厚度適中、內部組織致密、陶瓷相分布均勻、結合力強以及制備方法簡單易行、成本低廉等特點。

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷復合涂層技術領域，具體涉及一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層及其制備方法與應用。

背景技術

自上世紀80年代以來，電弧噴涂作為熱噴涂中成本最低、最適宜大面積推廣的一種先進實用技術，促進了其在金屬耐磨抗蝕領域中的研究和應用。然而電弧噴涂技術的原理決定了它通常只能采用導電的金屬絲材進行噴涂，因此很多硬度高、高耐磨、延展性差且不導電的材料就難以獲得應用，并且所用金屬絲原材料加工難度大、成本高。隨著粉芯絲材的問世以及超音速等高速電弧噴涂設備的研制成功，不僅克服了多元合金成分帶來的絲材原材料加工難題，同時也使一些不導電的化合物(陶瓷)粉體材料得以推廣應用。但是，隨著粉芯絲材中不導電的陶瓷粉末添加量的增加，一則增加了粉芯絲材的加工難度和制造成本，二則在電弧噴涂中會存在一些不能充分發生熔解反應的原始陶瓷顆粒，從而影響了涂層質量，這不利于強度高、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕和抗沖刷的新型特種功能涂層的研制開發。因此，研發低成本高性能的硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層已成為未來重點研究方向。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層。

本發明的另一目的在于提供上述一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層，由純金屬/陶瓷粉末復合所得的粉芯絲材通過熱噴涂技術制得，其中粉芯絲材包括外包皮和內芯兩部分，外包皮為純金屬，內芯為陶瓷粉末與純金屬粉末的混合物，純金屬粉末占內芯體積的7～30％，外包皮與內芯的體積比為30：70～70：30。

優選的，所述純金屬和純金屬粉末均為冷加工塑性好的黑色和/或有色金屬；更優選為純鈦Ti、純鎳Ni、純鐵Fe、純鋁Al、純銅Cu和純鋅Zn中的至少一種。

優選的，所述陶瓷粉末為TiB₂、TiO₂、TiC、Al₂O₃、Cr₂O₃、CrB、BN、WC、SiC和B₄C中的至少一種。

優選的，所述陶瓷粉末的粒徑為3～30μm；所述純金屬粉末的粒徑為30～50μm。

優選的，所述熱噴涂技術為電弧噴涂技術；更優選為超音速電弧噴涂技術。

優選的，所述粉芯絲材的直徑為1.5～3.0mm。

優選的，所述硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層的厚度為100～600μm。

優選的，所述純金屬粉末占內芯體積的10～20％；外包皮與內芯的體積比為35：65～65：35。

上述一種硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

將陶瓷粉末和純金屬粉末混合均勻，填充入純金屬管中，密封純金屬管兩端，超聲振蕩使管內粉末填充均勻，將其拉絲至直徑為1.5～3.0mm，然后熱處理，電弧噴涂，得到硬質耐磨抗蝕金屬陶瓷復合涂層。

優選的，所述陶瓷粉末和純金屬粉末經混合均勻并干燥后再填充入純金屬管中。