[發(fā)明專利]一種改進涂層微觀結構的方法

有效

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• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112275593B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 楊二娟;劉福廣;米紫昊;李勇;劉剛;王博;王艷松;韓天鵬;楊蘭
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D3/12;B05D3/02;B05D1/02;B05D1/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種改進涂層微觀結構的方法，噴涂前，對基材背面加熱至一定溫度(噴涂陶瓷類粉末基材背面加熱溫度為600℃?700℃，噴涂金屬粉末基材背面加熱溫度為350℃?450℃)。噴涂過程中，一直保持基材背面加熱，同時對已沉積涂層表面進行強化處理(噴涂陶瓷類粉末可采用噴丸強化，噴涂金屬粉末可采用激光沖擊強化)。重復上述步驟至涂層達到一定厚度后停止噴涂。通過噴涂過程中對基材背面加熱至恒定溫度和對已沉積涂層表面進行沖擊強化達到改進涂層的微觀結構，本發(fā)明方法簡單，可操作性強。同傳統(tǒng)方法制備涂層微觀結構相比，改進后涂層微觀組織致密，孔隙率下降，層狀結構部分消失，涂層性能大幅提高。

技術領域

本發(fā)明屬于涂層制備技術領域，具體涉及一種改進涂層微觀結構的方法。

背景技術

近年來，隨著我國電力結構的優(yōu)化，深度調峰、提質增效等運行技術的發(fā)展，先進發(fā)電技術及大型電站的建設，電力裝備面臨新的更惡劣的工況。火力發(fā)電、核電的汽輪機、泵等通流部件，水頭水輪機過流部件，電站流體管道等設備在服役過程中受到水蝕、氣蝕、磨損等多種惡劣工況的耦合作用而損傷速度和程度日益嚴重。上述部件對涂層的服役壽命要求越來越高，在常規(guī)火電及水電裝備經過多年應用的傳統(tǒng)熱噴涂涂層難以滿足不能滿足電力發(fā)展的需求。

傳統(tǒng)的熱噴涂涂層本質上是熔化后的金屬或陶瓷扁平粒子堆垛形成的層狀結構沉積體，層間存在大量未結合界面(常規(guī)等離子噴涂陶瓷高達70％界面未結合)，同時金屬涂層在制備過程中還存在大量的未結合界面相互貫通即可在涂層中形成貫通到基材的孔隙，服役環(huán)境中的腐蝕介質容易沿著貫通孔隙直達基材，不能對基材提供有效的物理屏蔽；水蝕、氣蝕和磨損等機械作用下，涂層以單個扁平粒子為單位逐一剝落，造成涂層快速減薄。另一方面，由于熱噴涂涂層與基材為機械結合，結合強度相對較低，通常不高于70MPa，構件的反復振動、水蝕、氣蝕等高應力機械作用有可能使涂層發(fā)生局部甚至是整體的剝落，從而造成涂層的快速失效，難以發(fā)揮涂層材料的本征優(yōu)異特性。提高熱噴涂涂層內扁平粒子間的結合比例和涂層與基材的結合強度是提高熱噴涂涂層服役性能和服役壽命，進而滿足電力行業(yè)發(fā)展需求的主要策略。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改進涂層微觀結構的方法，可有效提高涂層中扁平粒子的層間結合，從而提升涂層性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種改進涂層微觀結構的方法，包括如下步驟：

步驟1：涂層制備前，基材表面除油污后表面噴砂至所需粗糙度；

步驟2：噴砂完成后噴涂前對基材背面進行加熱后開始噴涂；在噴涂過程中，一直保持基材背面加熱；

步驟3：在噴涂過程中對已沉積涂層表面進行強化處理；

步驟4：重復步驟2和步驟3至涂層達到預設厚度后停止噴涂；

步驟5：噴涂停止后基材背面加熱緩慢停止，停止過程中保持溫度平緩下降。

所述基材背面加熱方式可選氧乙炔火焰加熱、電磁感應加熱等方式；

所述基材背面加熱溫度根據所要噴涂粉末類型決定，噴涂陶瓷類粉末基材背面加熱溫度為600℃-700℃，噴涂金屬粉末基材背面加熱溫度為350℃-450℃。

所述強化處理根據所要噴涂粉末類型決定，噴涂陶瓷類粉末可采用噴丸工藝強化，噴涂金屬粉末可采用激光沖擊強化。

所述噴丸工藝采用陶瓷丸，其化學成分大致為67％的ZrO₂、31％的SiO₂及2％的Al₂O₃為主的夾雜物，經熔化、霧化、烘干、選圓、篩分制成的，硬度相當于HRC57～63；所述陶瓷丸工作壓力為0.4-0.6MPa。