[發(fā)明專利]一種脆性基體表面金屬基涂層及其制備裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210329270.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114657499A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝迎春;黃仁忠;鄧春明;鄧暢光;劉敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院新材料研究所
• 主分類號(hào): C23C4/134
• 分類號(hào): C23C4/134;C23C4/06;C23C4/02;C23C4/08;C04B41/90
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

1.一種脆性基體表面金屬基涂層的制備裝置，其特征在于，包括：等離子射流加熱系統(tǒng)、溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)以及拉法爾噴管；

所述等離子射流加熱系統(tǒng)具有等離子噴槍，所述等離子噴槍的噴嘴朝向脆性基體設(shè)置以用于對(duì)脆性基體表面的待沉積區(qū)域進(jìn)行加熱；

所述溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)具有檢測(cè)器和控制器，所述檢測(cè)器用于檢測(cè)經(jīng)所述等離子射流加熱系統(tǒng)加熱后的待沉積區(qū)域的溫度，所述控制器同時(shí)與所述檢測(cè)器以及所述等離子射流加熱系統(tǒng)信號(hào)連接，以使所述檢測(cè)器檢測(cè)出的溫度結(jié)果反饋至所述控制器并根據(jù)預(yù)設(shè)的待沉積區(qū)域溫度范圍調(diào)控所述等離子射流對(duì)所述待沉積區(qū)域的加熱情況；

所述拉法爾噴管具有噴射出口，所述噴射出口朝向所述脆性基體設(shè)置并用于向加熱后的所述待沉積區(qū)域噴射超音速金屬基微米級(jí)粉末顆粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置還包括送粉器；

所述拉法爾噴管還具有噴射入口，所述送粉器與所述噴射入口連接以將待噴涂的金屬基微米級(jí)粉末顆粒輸送至所述拉法爾噴管內(nèi)部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置還包括高壓氣源，所述高壓氣源與所述噴射入口連接以使高壓氣體對(duì)述拉法爾噴管內(nèi)部的所述金屬基微米級(jí)粉末顆粒進(jìn)行加速。

4.一種脆性基體表面金屬基涂層的制備方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制備裝置于脆性基體的表面噴涂金屬基涂層；

優(yōu)選地，所述脆性基體為陶瓷基體。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

用所述等離子射流加熱系統(tǒng)對(duì)脆性基體表面的待沉積區(qū)域進(jìn)行加熱；

用所述溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)檢測(cè)和調(diào)控所述等離子射流對(duì)所述待沉積區(qū)域的加熱情況以使加熱后的待沉積區(qū)域的溫度維持在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)；

用所述拉法爾噴管向加熱后的所述待沉積區(qū)域噴射超音速金屬基微米級(jí)粉末顆粒以在所述脆性基體表面形成高強(qiáng)界面結(jié)合的底層沉積層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，還包括在所述底層沉積層的表面繼續(xù)以常規(guī)金屬固態(tài)增材方法沉積新的金屬基沉積層。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述待沉積區(qū)域的溫度維持于900-4000℃且低于基體材料的熔點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述等離子射流加熱系統(tǒng)的工作條件包括：功率為10-300KW，離子氣為氮?dú)夂投栊詺怏w中的至少一種；

優(yōu)選地，所述等離子射流加熱系統(tǒng)工作過程中不使用輔助氣體。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，制備所述底層沉積層時(shí)，從所述拉法爾噴管噴射出的金屬基微米級(jí)粉末顆粒的速度為200-600m/s且溫度＜100℃；

優(yōu)選地，從所述拉法爾噴管噴射出的金屬基微米級(jí)粉末顆粒的速度為300-500m/s；

優(yōu)選地，從所述拉法爾噴管噴射出的金屬基微米級(jí)粉末顆粒的溫度為-100至25℃。

10.一種脆性基體表面金屬基涂層，其特征在于，經(jīng)權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的制備方法制備而得；

優(yōu)選地，所述金屬基涂層中，基體表面嵌入有金屬基微米級(jí)粉末顆粒；

更優(yōu)地，所述金屬基涂層中，基材表面材料與粉末顆粒相互交織并形成元素?cái)U(kuò)散。