一種熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法，本發(fā)明以CrFeAlTiC復(fù)合粉末為原料，采用熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備涂層。首先通過(guò)熱噴涂的方式制得CrFeAlTiC熱噴涂涂層，然后進(jìn)行激光重熔處理，在激光重熔過(guò)程中，復(fù)合粉末中的Cr、Fe、Al、Ti元素與02、^發(fā)生反應(yīng)，生成玻璃陶瓷涂層，該涂層不僅界面結(jié)合性能好，表面也較為平整，綜合質(zhì)量較高，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)激光功率、光斑尺寸、掃描速度等參數(shù)與CrFeAlTiC復(fù)合粉末的成分配比、反應(yīng)氣體成分來(lái)控制原位反應(yīng)生成的玻璃陶瓷涂層的厚度（5-300ym)與整體質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃陶瓷涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工 藝制備玻璃陶瓷涂層的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)材料不能滿足某些特殊工況（如ADS系統(tǒng)高溫、強(qiáng)輻射、重腐蝕的工 況）對(duì)其表面性能的要求，且開(kāi)發(fā)一種針對(duì)特殊工況的新的結(jié)構(gòu)材料成本較高，周期較長(zhǎng)， 而大量研究表明，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料表面制備涂層的方法是提高金屬材料耐磨、耐腐蝕等綜 合性能的重要途徑之一。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，涂層就是采用物理或化學(xué)的方法在材料表面制造一種 與基材結(jié)合良好，能夠改善基材某一方面性能的薄層材料。
[0003] 現(xiàn)有制備涂層的技術(shù)有很多種，包括熱噴涂、激光熔覆、溶膠凝膠技術(shù)、磁控濺射、 氣相沉積等。其中，采用一般粉末，通過(guò)單一熱噴涂技術(shù)制備的涂層多微孔與裂紋，涂層與 基材界面結(jié)合性能較差，涂層耐腐蝕沖刷能力較弱；而即熱驟冷的激光技術(shù)能制備出微觀 組織較好的涂層，但是當(dāng)粉末成分選擇不合理或激光工藝參數(shù)控制不好時(shí)，制備的涂層多 夾雜與氣孔，容易產(chǎn)生裂紋，疲勞力學(xué)性能偏低，且通過(guò)同步送粉與預(yù)涂敷粉末的方式制備 的涂層較厚，表面平整度較差，需進(jìn)行二次加工才能獲得滿足工件結(jié)構(gòu)性能要求的預(yù)期厚 度的涂層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明以CrFeAlTiC復(fù)合粉末為原料，通過(guò)熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備 厚度可調(diào)、界面結(jié)合性能、耐磨性能及綜合力學(xué)性能良好的擬應(yīng)對(duì)特殊苛刻工況的專用玻 璃陶瓷涂層。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明的熱噴涂-激光原位反應(yīng)制備玻璃陶瓷涂層的方法的具體步驟如下：
[0007] (I) CrFeAlTiC復(fù)合粉末的制備：
[0008] 往純凈水中加入C-H化合物工業(yè)芡粉（通式（C6HltlO 5)n)，具體比例為 0. 05-0. 2g/100ml，然后攪拌加熱成糊狀；
[0009] 將？(^^粉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)〇%:彡60%，(：％:7.0-8.5%^6%:余量）、？64150粉（質(zhì) 量分?jǐn)?shù)Fe%:48-50%，A1% :余量）、FTi粉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ti%:彡99% )按質(zhì)量比（3. 5-4. 5 : 3. 5-4. 5 :1-3)通過(guò)球磨共混的方式混合均勻，將混合粉末放入制備好的C-H化合物純凈水 溶液中，C-H化合物重量占混合粉末總重量的0. 05-0. 2 %，攪拌得到混合漿料；
[0010] 將混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把水分蒸干，將蒸干水分的物料放在鼓風(fēng) 干燥箱（干燥溫度60-KKTC )中進(jìn)一步干燥，12h后取出；
[0011] 將干燥的混合粉末物料放入球磨機(jī)中球磨破碎，過(guò)200目篩，制得CrFeAlTiC復(fù)合 粉末；
[0012] (2)采用熱噴涂法將步驟（1)制備的CrFeAlTiC復(fù)合粉末噴涂在工件表面，形成層 厚為50-600 μ m的CrFeAlTiC復(fù)合粉末熱噴涂層，具體熱噴涂工藝參數(shù)見(jiàn)表1 ;
[0013] 表1熱噴涂工藝參數(shù)
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法，其特征在于：所述 方法的具體步驟如下： (1) CrFeAlTiC復(fù)合粉末的制備： 往純凈水中加入C-H化合物，然后攪拌加熱成糊狀； 將FCrFe粉、FeA150粉、FTi粉通過(guò)球磨共混的方式混合均勻，將混合粉末放入制備好 的C-H化合物純凈水溶液中，攪拌得到混合漿料； 將混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把水分蒸干，將蒸干水分的物料放在鼓風(fēng)干燥 箱中進(jìn)一步干燥，干燥溫度60-KKTC，干燥12h后取出； 將干燥的混合粉末物料放入球磨機(jī)中球磨破碎，過(guò)200目篩，制得CrFeAlTiC復(fù)合粉 末； (2) 采用熱噴涂法將步驟（1)制備的CrFeAlTiC復(fù)合粉末噴涂在工件表面，形成層厚為 50-600 μ m的CrFeAlTiC復(fù)合粉末熱噴涂層； (3) 利用CO2橫流激光對(duì)CrFeAlTiC復(fù)合粉末熱噴涂層進(jìn)行重熔處理，消除涂層中的孔 隙與裂紋，使涂層與基材形成良好的冶金結(jié)合，同時(shí)使復(fù)合粉末中的Cr、Fe、Al、Ti元素與 氣氛中的O 2、N2反應(yīng)，生成氧化物、氮化物玻璃陶瓷涂層。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法，其 特征在于：步驟（1)中，C-H化合物為工業(yè)芡粉，通式為（C 6HltlO5)n) ;C-H化合物與純凈水的 具體比例為 〇· 05-0. 2g/100ml ;將 FCrFe 粉、FeA150 粉、FTi 粉按質(zhì)量比 3. 5-4. 5 :3· 5-4. 5 : 1-3配制復(fù)合粉末；C-H化合物重量占混合粉末總重量的0. 05-0. 2 %。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法，其 特征在于：步驟（3)中，激光處理具體工藝參數(shù)如下：
4. 如權(quán)利要求1所述的熱噴涂-激光原位反應(yīng)復(fù)合工藝制備玻璃陶瓷涂層的方法，其 特征在于：步驟（3)中，激光處理是在以下環(huán)境中的一種中進(jìn)行的：大氣環(huán)境、氬氣保護(hù)、通 02、通 N2。
【文檔編號(hào)】C23C4/06GK104213065SQ201410467912
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】邱長(zhǎng)軍, 劉贊, 陳勇, 何彬, 張曼莉, 鄭文權(quán) 申請(qǐng)人:南華大學(xué)