專利名稱：一種金屬陶瓷涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬陶瓷涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種金屬陶瓷涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
涂層(coating)是涂料對基體施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了防護(hù)、絕緣、裝飾等目的，涂布于金屬，織物，塑料等基體上的薄層。目前，ー些鋼鐵企業(yè)在制備金屬基體表面的涂層時(shí)，均使用十分昂貴的稀有金屬和高溫合金進(jìn)行噴涂，形成生產(chǎn)成本較高的金屬涂層，由于金屬固有的特性，使其在使用過程中存在高溫軟化現(xiàn)象，因此，金屬涂層難以滿足某些特殊エ況要求。隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對涂層的耐磨性、耐熱性、強(qiáng)度和硬度等提出了更高的要求，使金屬陶瓷涂層得到了迅速的發(fā)展。金屬陶瓷涂層是以物理或化學(xué)方法在基體表面沉浸ー層無機(jī)涂層，這種涂層具有金屬材料的強(qiáng)韌性、可加工型、導(dǎo)電導(dǎo)熱性，同時(shí)具有陶瓷材料的高熔點(diǎn)、高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨、耐蝕并且制造成本低等特點(diǎn)。因此,金屬陶瓷涂層廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)以及航空航天等領(lǐng)域。目前，金屬陶瓷涂層的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。其中，化學(xué)氣相沉積法可以方便地實(shí)現(xiàn)對大量部件同時(shí)進(jìn)行涂層的沉積，但由于該技術(shù)需要在1000°C的高溫條件下進(jìn)行，局限性很大，而物理氣相沉積法包括真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍，具有低溫、高能的特點(diǎn)，并且制備的金屬陶瓷涂層具有高硬度、高耐磨性的優(yōu)異性能，因此廣泛的應(yīng)用于エ裝、磨具表面的噴涂上，較好的實(shí)現(xiàn)了エ件低成本、高收益的效果。但是，采用物理氣相沉積法是通過將金屬陶瓷材料熔融后蒸發(fā)，沉積在基體表面形成涂層，這種方法形成的涂層結(jié)構(gòu)不夠致密，并且與基體結(jié)合不夠緊密。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供ー種金屬陶瓷涂層的制備方法。采用該方法制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合強(qiáng)度高。本發(fā)明提供了ー種金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟:a)在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。優(yōu)選的，所述步驟a)具體包括:al)在基體表面噴涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底層；a2)在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述NiCr合金打底層表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。優(yōu)選的，所述噴槍出口與所述基體表面或所述NiCr合金打底層表面的垂直距離為 100 200mm。優(yōu)選的，所述可爆炸氣體為こ炔和氧氣的混合氣體。優(yōu)選的，所述こ炔流量為0.5 2m3/h，こ炔壓カ為0.05 0.2MPa ;所述氧氣流量為0.5 2m3/h，氧氣壓カ為0.05 0.5MPa。優(yōu)選的，所述こ炔與氧氣的流量比為1: (I 2.5)。優(yōu)選的，以氮?dú)鉃樗头蹥怏w將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述基體表面或NiCr合金打底層表面，所述氮?dú)獾牧髁繛?.2 0.5m3/h，氮?dú)獾膲亥珵?.05 0.2MPa，氮?dú)獾乃头哿繛镮 100g/min。優(yōu)選的，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末包括:5wt% 20wt%的Ni, lwt% 10wt%的Mo，余量的TiC。優(yōu)選的，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末的粒度為5 95 ii m。優(yōu)選的，所述NiCr合金粉末包括:75wt% 85wt%的Ni和余量的Cr。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂技術(shù)來制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末與基體表面發(fā)生撞擊時(shí)的動能很大，増加了 NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并且，由于噴涂吋，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末顆粒撞擊到基體表面后受到急冷，在涂層中以超細(xì)的粉末顆粒形式存在，因此，形成的涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體的結(jié)合緊密。進(jìn)ー步的，在形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層之前，首先在基體表面形成由NiCr合金形成的金屬打底層，再在該金屬打底層上爆炸噴涂形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。NiCr合金的熱膨脹系數(shù)介于NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與被噴涂材料之間，因此可以有效降低NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面的熱應(yīng)力，增大了 NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面結(jié)合強(qiáng)度。結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層制備方法制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層硬度彡670.0MPa，孔隙率彡2.51%。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例5制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了ー種金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟:
在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂的方法在基體表面噴涂NiMo-TiC金屬陶瓷粉末，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。所述基體為待噴涂エ件，可以為耐高溫的不銹鋼，在進(jìn)行噴涂之前，優(yōu)選將基體表面進(jìn)行預(yù)處理，具體包括:清洗基體；對清洗后的基體進(jìn)行噴砂處理。
本發(fā)明對清洗所述基體的方法沒有特殊要求，可以優(yōu)選按照如下方法進(jìn)行處理:用干凈的棉布沾取溶劑清洗表面油污，所述溶劑優(yōu)選為丙酮或エ業(yè)こ醇。清洗完畢后，使用噴料對所述基體的表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂后用經(jīng)過干燥的壓縮空氣清理表面。所述噴料的粒度優(yōu)選為14目 200目，更優(yōu)選為40目 100目；所述噴料優(yōu)選為白剛玉或棕剛玉，更優(yōu)選為白剛玉。采用上述方法對基體表面進(jìn)行預(yù)處理后，基體表面較為清潔，且具有一定的粗糙度，能夠改變基體表面的性能，提高了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明采用爆炸噴涂的方法在基體表面形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，具體為:在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。在本發(fā)明中，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末包括:5wt% 20wt%的Ni, lwt% 10wt%的Mo，余量的TiC。即在所述混合粉末中Ni粉的含量優(yōu)選為5wt% 20wt%，更優(yōu)選為10wt% 15wt%, Mo粉的含量優(yōu)選為lwt% 10wt%,更優(yōu)選為3wt% 8wt%,石墨粉的含量優(yōu)選為15wt% 18wt%，更優(yōu)選為16wt% 17wt%，余量為Ti粉。其中，Ti粉、石墨粉、Ni粉和Mo粉的粉末粒度優(yōu)選為100 500目，更優(yōu)選為200 400目，金屬Ni可以較好的潤濕TiC顆粒，并且在粉末中加入少量的Mo元素可以增強(qiáng)材料的硬度和耐磨性。所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末優(yōu)選按照以下方法制備:使用球磨混粉機(jī)將Ti粉、石墨粉、Ni粉和Mo粉混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊，放入真空爐中，使用惰性氣體排出爐內(nèi)空氣，抽真空，使真空爐內(nèi)的真空度小于lOPa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓塊，靠自蔓延燃燒放出的熱量對混合粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過程結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。在本發(fā)明中，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末粒度范圍優(yōu)選為5 95 ii m，更優(yōu)選為20 50ii m，通過控制NiMo-TiC金屬陶瓷粉末的粒度，保證形成的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層致密。 在進(jìn)行噴涂時(shí)，本發(fā)明以可爆炸氣體爆炸產(chǎn)生的爆轟波為動カ，將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末送出，所述可爆炸氣體為こ炔和氧氣的混合氣體，其中，こ炔流量優(yōu)選為0.5 2m3/h,更優(yōu)選為1.5 1.8m3/h，こ炔壓カ優(yōu)選為0.05 0.2MPa,更優(yōu)選為0.08 0.15MPa,所述氧氣流量優(yōu)選為0.5 2m3/h,更優(yōu)選為1.5 1.8m3/h,氧氣壓力優(yōu)選為0.05 0.5MPa，更優(yōu)選為0.10 0.20MPa。こ炔與氧氣的混合氣體在不同的混合比例條件下可以形成不同形式的爆轟波，在本發(fā)明中，こ炔與氧氣流量比優(yōu)選為1: (I 2.5)，更優(yōu)選為1:(1.5 2)，當(dāng)こ炔·與氧氣以所述流量比例混合時(shí)，爆炸時(shí)所產(chǎn)生的熱能將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末熔融，充分融化的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末在與基體接觸后形成的涂層扁平化程度高，各個(gè)片層之間結(jié)合緊密，形成的涂層硬度高，并且孔隙率較低。在本發(fā)明中，混合的こ炔和氧氣優(yōu)選采用火花塞點(diǎn)燃，こ炔和氧氣發(fā)生爆炸，爆炸頻率優(yōu)選為3 6次/S，更優(yōu)選為4 5次/S。爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆轟波將熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末加速，采用噴槍將熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述基體表面時(shí)，送粉氣體優(yōu)選為氮?dú)?，所述氮?dú)饬髁績?yōu)選為0.2 0.5m3/h,更優(yōu)選為0.3 0.4m3/h,氮?dú)鈮毫?yōu)選為0.05 0.2MPa，更優(yōu)選為0.1 0.15MPa，氮?dú)鈱iMo-TiC金屬陶瓷粉末的送粉量優(yōu)選為I 100g/min，更優(yōu)選為15 30g/mino本發(fā)明采用噴槍將熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述基體表面，其中，在本發(fā)明中，所述噴槍出口與基體表面的垂直距離優(yōu)選為100 200mm，更優(yōu)選為140 160mm,通過控制噴槍出口與基體表面的垂直距離，增加了 NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及降低其孔隙率。本發(fā)明在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂技術(shù)來制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末與基體表面發(fā)生撞擊時(shí)的動能很大，增加了NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并且，由于噴涂時(shí)，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末顆粒撞擊到基體表面后受到急冷，在涂層中以超細(xì)的粉末顆粒形式存在，因此，形成的涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體的結(jié)合緊密。為了提高結(jié)合強(qiáng)度，本發(fā)明優(yōu)選在進(jìn)行噴涂NiMo-TiC金屬陶瓷涂層之前還包括:在NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體材料之間涂覆一層噴涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底層。NiCr合金熱膨脹系數(shù)約13X10_6/°C，介于NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的膨脹系數(shù)7.4X 10—7°C與基體材料不銹鋼的膨脹系數(shù)17.3X 10_6/°C之間，因此，可以增大NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體材料表面的結(jié)合強(qiáng)度，有效降低NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體材料之間的熱應(yīng)力。在本發(fā)明中，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的制備方法優(yōu)選為:在基體表面噴涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底層；在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述NiCr合金打底層表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。其中，所述NiCr合金粉末中Ni的含量優(yōu)選為75wt% 85wt%，更優(yōu)選為78wt% 82wt%,余量為Cr。NiCr合金粉 末的粒度優(yōu)選為38 53 μ m,更優(yōu)選為40 50 μ m。在本發(fā)明中對NiCr合金粉末的噴涂方法沒有特殊限制，優(yōu)選采用爆炸噴涂，其中，可爆炸氣體為乙炔和氧氣的混合氣體,所述乙炔流量優(yōu)選為0.5 2m3/h,更優(yōu)選為1.5 1.8m3/h,乙炔壓力優(yōu)選為0.05 0.2MPa，更優(yōu)選為0.08 0.15MPa ;所述氧氣流量優(yōu)選為0.5 2m3/h,更優(yōu)選為1.5 1.8m3/h，氧氣壓力優(yōu)選為0.05 0.5MPa，更優(yōu)選為0.08 0.15MPa ；乙炔與氧氣流量比優(yōu)選為1: (I 2.5)，更優(yōu)選為1: (1.5 2)。在基體表面同一區(qū)域噴涂NiCr合金粉末時(shí)控制爆炸次數(shù)優(yōu)選為2 5次，更優(yōu)選為3 4次。采用噴槍將熔融的NiCr合金粉末噴涂于所述基體表面時(shí)，送粉氣體優(yōu)選為氮?dú)?，所述氮?dú)饬髁績?yōu)選為0.2 0.5m3/h,更優(yōu)選為0.3 0.4m3/h,氮?dú)鈮毫?yōu)選為0.05 0.2MPa，更優(yōu)選為0.1 0.15MPa，氮?dú)鈱iCr合金粉末的送粉量優(yōu)選為I 100g/min,更優(yōu)選為15 30g/min。所述噴槍出口與基體表面的垂直距離優(yōu)選為100 200mm,更優(yōu)選為140 160mm。形成NiCr合金打底層之后繼續(xù)爆炸噴涂NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，爆炸噴涂NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的工藝參數(shù)與上述制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層相似，區(qū)別在于在NiMo-TiC金屬陶瓷涂層在NiCr合金打底層表面進(jìn)行噴涂。本發(fā)明在形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層之前，首先在基體表面形成由NiCr合金形成的金屬打底層，再在該金屬打底層上爆炸噴涂形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。NiCr合金的熱膨脹系數(shù)介于NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與被噴涂材料之間，因此可以有效降低NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面的熱應(yīng)力，增大了 NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面結(jié)合強(qiáng)度。在對基體或NiCr合金打底層噴涂NiMo-TiC金屬陶瓷粉末形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層后，優(yōu)選對涂層表面進(jìn)行拋光或磨削處理。本發(fā)明對拋光或磨削的方法沒有特殊要求，對涂層表面進(jìn)行拋光處理時(shí)優(yōu)選使用鑲嵌有金剛石的砂帶或電鍍有金剛石的砂帶，磨削時(shí)優(yōu)選采用金剛石砂輪，直到NiMo-TiC金屬陶瓷涂層表面達(dá)到要求為止，其中本發(fā)明對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層表面粗糙度的測量方法沒有特殊限制，優(yōu)選采用便攜式粗糙度儀進(jìn)行測量。本發(fā)明在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂技術(shù)來制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末與基體表面發(fā)生撞擊時(shí)的動能很大，增加了NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并且，由于噴涂時(shí)，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末顆粒撞擊到基體表面后受到急冷，在涂層中以超細(xì)的粉末顆粒形式存在，因此，形成的涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體的結(jié)合緊密。進(jìn)一步的，在形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層之前，首先在基體表面形成由NiCr合金形成的金屬打底層，再在該金屬打底層上爆炸噴涂形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。NiCr合金的熱膨脹系數(shù)介于NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與被噴涂材料之間，因此可以有效降低NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面的熱應(yīng)力，增大了 NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體表面結(jié)合強(qiáng)度。結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層制備方法制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層硬度彡706.7MPa，孔隙率彡1.57%。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的金屬陶瓷涂層的制備方法進(jìn)行說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例1用干凈的棉布沾取 工業(yè)乙醇清洗基體表面油污，所述基體是由材質(zhì)為304不銹鋼制成的高溫爐棍，以20m/min的線速度旋轉(zhuǎn)所述棍體,使用46#白剛玉對棍體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂結(jié)束后用干燥的壓縮空氣清理輥體表面，得到潔凈的輥體。將80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度為40目的NiCr合金粉末。將70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉機(jī)中混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊放入真空爐中，將真空爐抽真空至真空度小于lOPa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓制成塊的混合粉末，靠自蔓延燃燒放出的熱量對粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到粒度為37μπι的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。調(diào)整噴槍出口與輥體表面的垂直距離為150mm，調(diào)整氧氣流量為1.25m3/h，氧氣壓力為0.1MPa,乙炔流量為1.0m3A,乙炔壓力為0.1MPa,以氮?dú)庾鳛樗头蹥怏w，其中氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，氮?dú)鈮毫?.1MPa，送粉量為20g/min。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiCr合金粉末進(jìn)行加熱與加速，NiCr合金粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)輥體表面，對于輥體的同一區(qū)域噴涂4次，沉積形成NiCr合金打底層。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiMo-TiC金屬陶瓷粉末進(jìn)行加熱與加速，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)NiCr合金打底層表面，對于NiCr合金打底層同一區(qū)域噴涂8次，沉積形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。噴涂完成后，根據(jù)表面要求，采用電鍍金剛石的砂帶對涂層表面進(jìn)行拋光處理，得到表面光潔的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。采用DC3000維式硬度計(jì)測定涂層的硬度以及金相測定法測定NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的孔隙率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率。采用LE01450掃描電鏡對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層樣品進(jìn)行金相形貌分析，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖，圖1中，11為NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，12為NiCr合金層，13為304不銹鋼基體。由圖1可知，涂層呈現(xiàn)明顯的片層狀組織，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層中的金屬相與陶瓷相分布較為均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯的未熔融顆粒，涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合緊密。實(shí)施例2用干凈的棉布沾取工業(yè)乙醇清洗基體表面油污，所述基體是由材質(zhì)為304不銹鋼制成的高溫爐棍，以20m/min的線速度旋轉(zhuǎn)所述棍體,使用46#白剛玉對棍體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂結(jié)束后用干燥的壓縮空氣清理輥體表面，得到潔凈的輥體。將80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度為40目的NiCr合金粉末。將70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉機(jī)中混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊放入真空爐中，將真空爐抽真空至真空度小于lOPa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓制成塊的混合粉末，靠自蔓延燃燒放出的熱量對粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到粒度為37μπι的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。 調(diào)整噴槍出口與輥體表面的垂直距離為150mm，調(diào)整氧氣流量為1.lm3/h，氧氣壓力為0.1MPa,乙炔流量為1.0m3A,乙炔壓力為0.1MPa,以氮?dú)庾鳛樗头蹥怏w，其中氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，氮?dú)鈮毫?.1MPa，送粉量為20g/min。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiCr合金粉末進(jìn)行加熱與加速，NiCr合金粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)輥體表面，對于輥體的同一區(qū)域噴涂4次，沉積形成NiCr合金打底層。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiMo-TiC金屬陶瓷粉末進(jìn)行加熱與加速，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)NiCr合金打底層表面，對于NiCr合金打底層同一區(qū)域噴涂8次，沉積形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。噴涂完成后，根據(jù)表面要求，采用電鍍金剛石的砂帶對涂層表面進(jìn)行拋光處理，得到表面光潔的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。采用DC3000維式硬度計(jì)測定涂層的硬度以及金相測定法測定NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的孔隙率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率。采用LE01450掃描電鏡對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層樣品進(jìn)行金相形貌分析，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖。圖2中，21為NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，22為NiCr合金層，23為304不銹鋼基體。由圖2可知，涂層呈現(xiàn)明顯的片層狀組織，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層中的金屬相與陶瓷相分布較為均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯的未熔融顆粒，涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合緊密。實(shí)施例3用干凈的棉布沾取工業(yè)乙醇清洗基體表面油污，所述基體是由材質(zhì)為304不銹鋼制成的高溫爐棍，以20m/min的線速度旋轉(zhuǎn)所述棍體,使用46#白剛玉對棍體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂結(jié)束后用干燥的壓縮空氣清理輥體表面，得到潔凈的輥體。將80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度為40目的NiCr合金粉末。將70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉機(jī)中混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊放入真空爐中，將真空爐抽真空至真空度小于10Pa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓制成塊的混合粉末，靠自蔓延燃燒放出的熱量對粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到粒度為37μπι的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。調(diào)整噴槍出口與輥體表面的垂直距離為150mm，調(diào)整氧氣流量為1.0m3/h，氧氣壓力為0.1MPa,乙炔流量為1.0m3A,乙炔壓力為0.1MPa,以氮?dú)庾鳛樗头蹥怏w，其中氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，氮?dú)鈮毫?.1MPa，送粉量為20g/min。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiCr合金粉末進(jìn)行加熱與加速，NiCr合金粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)輥體表面，對于輥體的同一區(qū)域噴涂4次，沉積形成NiCr合金打底層。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiMo-TiC金屬陶瓷粉末進(jìn)行加熱與加速，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)NiCr合金打底層表面，對于NiCr合金打底層同一區(qū)域噴涂8次，沉積形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。噴涂完成后，根據(jù)表面要求，采用電鍍金剛石的砂帶對涂層表面進(jìn)行拋光處理，得到表面光潔的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。采用DC3000維式硬度計(jì)測定涂層的硬度以及金相測定法測定NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的孔隙率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率。采用LE01450掃描電鏡對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層樣品進(jìn)行金相形貌分析，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖。圖3中，31為NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，32為NiCr合金層，33為304不銹鋼基體。由圖3可知，涂層呈現(xiàn)明顯的片層狀組織，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層中的金屬相與陶瓷相分布較為均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯的未熔融顆粒，涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合緊密。實(shí)施例4用干凈的棉布沾取工業(yè)乙醇清洗基體表面油污，所述基體是由材質(zhì)為304不銹鋼制成的高溫爐棍，以20m/min的線速度旋轉(zhuǎn)所述棍體,使用46#白剛玉對棍體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂結(jié)束后用干燥的壓縮空氣清理輥體表面，得到潔凈的輥體。將80kg200目的Ni粉和20k g200目的Cr粉制成粒度為40目的NiCr合金粉末。將70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉機(jī)中混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊放入真空爐中，將真空爐抽真空至真空度小于lOPa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓制成塊的混合粉末，靠自蔓延燃燒放出的熱量對粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到粒度為37μπι的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。調(diào)整噴槍出口與輥體表面的垂直距離為100mm，調(diào)整氧氣流量為1.lm3/h，氧氣壓力為0.1MPa,乙炔流量為1.0m3A,乙炔壓力為0.1MPa,以氮?dú)庾鳛樗头蹥怏w，其中氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，氮?dú)鈮毫?.1MPa，送粉量為20g/min。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiCr合金粉末進(jìn)行加熱與加速，NiCr合金粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)輥體表面，對于輥體的同一區(qū)域噴涂4次，沉積形成NiCr合金打底層。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiMo-TiC金屬陶瓷粉末進(jìn)行加熱與加速，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)NiCr合金打 底層表面，對于NiCr合金打底層同一區(qū)域噴涂8次，沉積形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。噴涂完成后，根據(jù)表面要求，采用電鍍金剛石的砂帶對涂層表面進(jìn)行拋光處理，得到表面光潔的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。采用DC3000維式硬度計(jì)測定涂層的硬度以及金相測定法測定NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的孔隙率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率。采用LE01450掃描電鏡對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層樣品進(jìn)行金相形貌分析，圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖。圖4中，41為NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，42為NiCr合金層，43為304不銹鋼基體。由圖4可知，涂層呈現(xiàn)明顯的片層狀組織，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層中的金屬相與陶瓷相分布較為均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯的未熔融顆粒，涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合緊密。實(shí)施例5用干凈的棉布沾取工業(yè)乙醇清洗基體表面油污，所述基體是由材質(zhì)為304不銹鋼制成的高溫爐棍，以20m/min的線速度旋轉(zhuǎn)所述棍體,使用46#白剛玉對棍體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂結(jié)束后用干燥的壓縮空氣清理輥體表面，得到潔凈的輥體。將80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度為40目的NiCr合金粉末。將70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉機(jī)中混合均勻，得到混合粉末，將混合粉末壓制成塊放入真空爐中，將真空爐抽真空至真空度小于lOPa，利用鎢絲點(diǎn)燃壓制成塊的混合粉末，靠自蔓延燃燒放出的熱量對粉末進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束后采用機(jī)械方法進(jìn)行破碎和篩分，得到粒度為37μπι的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末。調(diào)整噴槍出口與輥體表面的垂直距離為200mm，調(diào)整氧氣流量為1.lm3/h，氧氣壓力為0.1MPa,乙炔流量為1.0m3A,乙炔壓力為0.1MPa,以氮?dú)庾鳛樗头蹥怏w，其中氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，氮?dú)鈮毫?.1MPa，送粉量為20g/min。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiCr合金粉末進(jìn)行加熱與加速，NiCr合金粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)輥體表面，對于輥體的同一區(qū)域噴涂4次，沉積形成NiCr合金打底層。將氧氣與乙炔混合后使用電火花點(diǎn)燃，氧氣與乙炔劇烈燃燒產(chǎn)生的爆轟波對NiMo-TiC金屬陶瓷粉末進(jìn)行加熱與加速，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末從噴槍出口噴出，經(jīng)過短暫的飛行到達(dá)NiCr合金打底層表面，對于NiCr合金打底層同一區(qū)域噴涂8次，沉積形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。噴涂完成后，根據(jù)表面要求，采用電鍍金剛石的砂帶對涂層表面進(jìn)行拋光處理，得到表面光潔的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。采用DC3000維式硬度計(jì)測定涂層的硬度以及金相測定法測定NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的孔隙率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率。采用LE01450掃描電鏡對NiMo-TiC金屬陶瓷涂層樣品進(jìn)行金相形貌分析，圖5為本發(fā)明實(shí)施例5制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的掃描電鏡圖。圖5中，51為NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，52為NiCr合金層，53為304不銹鋼基體。由圖5可知，涂層呈現(xiàn)明顯的片層狀組織，NiMo-TiC金屬陶瓷涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合緊密。表I為本發(fā)明實(shí)施例制備的NiMo-TiC金屬陶瓷涂層的硬度及孔隙率
權(quán)利要求
1.ー種金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a)在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)具體包括: al)在基體表面噴涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底層； a2)在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述NiCr合金打底層表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述噴槍出ロ與所述基體表面或所述NiCr合金打底層表面的垂直距離為100 200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述可爆炸氣體為こ炔和氧氣的混合氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述こ炔流量為0.5 2m3/h，乙炔壓カ為0.05 0.2MPa ;所述氧氣流量為0.5 2m3/h，氧氣壓カ為0.05 0.5MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述こ炔與氧氣的流量比為1:(1 2.5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，以氮?dú)鉃樗头蹥怏w將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于所述基體表面或NiCr合金打底層表面，所述氮?dú)獾牧髁繛?.2 0.5m3/h，氮?dú)獾膲亥珵?.05 0.2MPa，氮?dú)獾乃头哿繛镮 100g/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末包括:5wt% 20wt% 的 Ni, lwt% 10wt% 的 Mo,余量的 TiC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述NiMo-TiC金屬陶瓷粉末的粒度為5 95 u m。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述NiCr合金粉末包括:75wt% 85wt%的Ni和余量的Cr。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟在可爆炸氣體爆炸的作用下，采用噴槍將NiMo-TiC金屬陶瓷粉末噴涂于基體表面，形成NiMo-TiC金屬陶瓷涂層。本發(fā)明采用爆炸噴涂技術(shù)來制備NiMo-TiC金屬陶瓷涂層，熔融的NiMo-TiC金屬陶瓷粉末與基體表面發(fā)生撞擊時(shí)的動能很大，增加了NiMo-TiC金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并且，由于噴涂時(shí)，NiMo-TiC金屬陶瓷粉末顆粒撞擊到基體表面后受到急冷，在涂層中以超細(xì)的粉末顆粒形式存在，因此，形成的涂層結(jié)構(gòu)致密，與基體的結(jié)合緊密。
文檔編號C23C4/06GK103103471SQ201310064468
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者吳旭 申請人:北京君山表面技術(shù)工程有限公司