[發(fā)明專利]一種制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011118577.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN112475301B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瑞濤;張成;王勻;龐高龍;李富柱;張斌;郭俊;陳尚爽;楊志濤
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/04
• 分類號(hào): B22F9/04;C23C24/04;B22F3/105;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發(fā)明公開了一種制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末的方法及制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的方法及應(yīng)用，屬于冷噴涂增材制造領(lǐng)域，制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末的方法包括將六方氮化硼(h?BN)進(jìn)行高能球磨與超聲分散，制備出氮化硼納米片(BNNSs)；將BNNSs與鈦(Ti)粉混合球磨制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末；制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的方法：以Ti/BNNSs粉末為原料，采用氮?dú)庋h(huán)冷噴涂系統(tǒng)制備復(fù)合涂層；使用SPS對Ti/BNNSs復(fù)合涂層進(jìn)行后處理。本發(fā)明中制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的方法用于再制造和3D打印，本發(fā)明結(jié)合了冷噴涂與SPS后處理技術(shù)，原位制備出納米增強(qiáng)的復(fù)合涂層。該涂層可應(yīng)用于鈦部件的修復(fù)，提升其耐磨性與耐腐蝕性。本發(fā)明擁有生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)性能好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末的方法及制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

再制造工程通過表面噴涂等增材再制造技術(shù)，恢復(fù)廢舊零件的消耗尺寸，形成再制造產(chǎn)品。與新產(chǎn)品相比，再制造產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、高效、節(jié)材和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，在如今這個(gè)資源匱乏的社會(huì)，發(fā)展再制造技術(shù)顯得至關(guān)重要。

冷噴涂過程在遠(yuǎn)低于材料熔點(diǎn)條件下進(jìn)行，涂層中幾乎不存在熱應(yīng)力，該技術(shù)避免了高溫及氧化等不良影響，沉積效率高，涂層致密孔隙率低，可制備厚涂層。上述優(yōu)點(diǎn)決定了冷噴涂有望成為再制造工程的關(guān)鍵支撐技術(shù)，實(shí)現(xiàn)損傷零部件表面尺寸快速恢復(fù)、性能提升以及服役壽命的延長。但是，冷噴涂涂層通常會(huì)由于粉體嚴(yán)重變形而導(dǎo)致涂層韌性降低，而熱處理可使材料再結(jié)晶、愈合孔隙，增加界面結(jié)合強(qiáng)度，從而提升涂層性能。其中，放電等離子燒結(jié)(SPS)作為一種先進(jìn)的快速熱壓燒結(jié)工藝，其脈沖電流能產(chǎn)生瞬時(shí)等離子體使顆粒表面活化，去除顆粒的部分表層氧化物，并能降低金屬原子擴(kuò)散自由能，加速原子擴(kuò)散，從而增加涂層界面結(jié)合，降低涂層孔隙率，進(jìn)一步提升涂層韌性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明首先提供一種制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末的方法，制備出Ti/BNNSs復(fù)合粉末，氮化硼納米片具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性、潤滑性、耐腐蝕性等特點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種利用Ti/BNNSs復(fù)合粉末制備Ti/BNNSs復(fù)合涂層的工藝方法，通過采用冷噴涂加SPS后處理的方法，以BNNSs/Ti復(fù)合粉末作為原料，制備多維度納米增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料；氮化硼納米片具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性、潤滑性、耐腐蝕性等特點(diǎn)，通過將其引入到冷噴涂制備的涂層中并進(jìn)行SPS后處理，可與Ti發(fā)生反應(yīng)，生成TiB₂納米顆粒與TiB納米線，顯著提升Ti基冷噴涂材料的韌性和耐磨性。

本發(fā)明最后提供一種Ti/BNNSs復(fù)合涂層的應(yīng)用，應(yīng)用促進(jìn)該復(fù)合材料用于再制造和3D打印。通過冷噴涂和放電等離子燒結(jié)得到的復(fù)合涂層中含有零維TiB₂納米顆粒與一維TiB納米線，該工藝方法用于再制造和3D打印。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種制備Ti/BNNSs復(fù)合粉末的方法，包括如下步驟：

步驟一：將六方氮化硼h-BN進(jìn)行高能球磨與超聲分散，制備出氮化硼納米片BNNSs；

步驟二：將BNNSs與原始Ti粉通過球磨制備出Ti/BNNSs復(fù)合粉末。

進(jìn)一步的，在步驟二中，通過設(shè)置球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、時(shí)間和球料比對混合粉末進(jìn)行研磨，實(shí)現(xiàn)復(fù)合粉末粒徑的調(diào)控和BNNSs的均勻分散，得到Ti/BNNSs復(fù)合粉末。