一種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法
【專利摘要】一種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：a、將質(zhì)量百分比為10～15％的硼酸粉末溶解于85～90％的熱水中，得到硼酸水溶液；b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，c、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術(shù)噴涂到金屬基體表面，d、在步驟c中得到的涂層表面放置Al?Si或Al?Mg合金塊體或者粉末，得到鋁合金結(jié)合碳化硼復(fù)合涂層。本發(fā)明具有將表面改性后的B4C粉末噴涂到基體表面上，再將鋁合金充填到涂層孔隙中，提高鋁合金與碳化硼陶瓷的潤(rùn)濕性和結(jié)合力，得到全致密且與基體實(shí)現(xiàn)緊固結(jié)合的碳化硼/鋁復(fù)合涂層和制備工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低，容易進(jìn)行工業(yè)放大的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及屬于輻射防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及碳化硼/鋁復(fù)合材料的制備工藝，具體地說，是一種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硼是一種優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有輕質(zhì)、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，并具有較高的中子吸收能力，是一種理想的中子吸收材料。碳化硼的耐氧化性較差，尤其是耐原子氧腐蝕的能力較差。將碳化硼與鋁合金結(jié)合，將鋁合金的抗氧化性與碳化硼的耐磨及抗核輻射性能相結(jié)合，將其制備成復(fù)合涂料涂覆在一些特定的構(gòu)件表面，將成為一種具有良好綜合防護(hù)性能的材料。
[0003]中國(guó)專利CN200810161815.2公開了一種鍍鎳碳化硼-鋁復(fù)合涂層的制備方法，首先在碳化硼粉體表面進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，再與鋁粉末進(jìn)行混合后，經(jīng)噴涂得到復(fù)合涂層。這種技術(shù)由于使用了大量的化學(xué)藥劑而具有一定的環(huán)境約束，且得到的復(fù)合涂層與常規(guī)熱噴涂得到的涂層類似，具有較多的孔隙，涂層與基體的結(jié)合力也較弱。
[0004]因此已知的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法存在著上述種種不便和問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于提出一種抗氧化性與抗核輻射性能相結(jié)合的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]—種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]a、將質(zhì)量百分比為10?15 %的硼酸粉末溶解于85?90 %的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0009]b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機(jī)中球磨4?6h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300?500r/min，球磨后的粉末膠體在80°C的熱風(fēng)機(jī)中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0010]C、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術(shù)噴涂到金屬基體表面；
[0011]d、在步驟C中得到的涂層表面放置Al-Si或Al-Mg合金塊體或者粉末，在真空爐中加熱到750?850 °C保溫0.5?lh，Al-Si或Al-Mg合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到鋁合金結(jié)合碳化硼復(fù)合涂層。
[0012]本發(fā)明的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0013]前述的方法，其中所述碳化硼噴涂粉料中碳化硼與硼酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為85/15?94/6 ο
[0014]前述的方法，其中所述Al-Si或Al-Mg合金中的Si或Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6?15%，其余為Al ο
[0015]前述的方法，其中所述真空等離子體噴涂工藝參數(shù)為等離子弧電流400?500A，等離子弧電壓55?60V，送粉速率10?15g/min，噴涂距離90mm，等離子體氣體Ar流量80dm3/min，等離子體氣體H2流量20dm3/min，送粉等離子體氣體Ar壓力0.3MPa。I
[0016]前述的方法，其中所述金屬基體為所述金屬基體為Al-Si或Al-Mg合金。
[0017]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、采用等離子噴涂方法將表面改性后的B4C粉末噴涂到基體表面上，再通過熔浸技術(shù)將鋁合金充填到涂層孔隙中，提高了鋁合金與碳化硼陶瓷的潤(rùn)濕性和結(jié)合力，可以得到全致密且與基體實(shí)現(xiàn)緊固結(jié)合的碳化硼/鋁復(fù)合涂層；
[0019]2、制備工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低，容易進(jìn)行工業(yè)放大。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]—種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0023](I)將質(zhì)量百分比為10%的硼酸粉末溶解于90%的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0024](2)將碳化硼粉末加入到上述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機(jī)中球磨6h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為500r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風(fēng)機(jī)中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0025](3)將上述噴涂粉料采用等離子噴涂到金屬基體表面；
[0026](4)在得到的涂層表面放置Al-Si合金塊體，合金中Si的質(zhì)量含量為12%，在真空爐中加熱到850°C保溫0.5h，Al-Si合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到碳化硼/鋁復(fù)合涂層。
[0027]實(shí)施例2
[0028]—種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0029](I)將質(zhì)量百分比為15%的硼酸粉末溶解于85%的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0030](2)將碳化硼粉末加入到上述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機(jī)中球磨5h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風(fēng)機(jī)中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0031](3)將上述噴涂粉料采用等離子噴涂到金屬基體表面；
[0032](4)在得到的涂層表面放置Al-Mg合金塊體，合金中Mg的質(zhì)量含量為10%，在真空爐中加熱到800°C保溫lh，Al-Mg合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到碳化硼/鋁復(fù)合涂層。
[0033]本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的技術(shù)進(jìn)步，本發(fā)明的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法對(duì)B4C粉末進(jìn)行預(yù)處理，在碳化硼粉末表面包覆一層硼酸，包覆層材料在加熱過程中首先分解為B203，提高了碳化硼與鋁合金的潤(rùn)濕性，而鋁合金中的鎂或硅元素可以進(jìn)一步提高鋁合金的熔滲能力。通過二次熔滲處理，不僅得到了全致密的復(fù)合涂層，且由于鋁合金熔滲過程產(chǎn)生的合金化作用，提高了復(fù)合涂層與基體的結(jié)合力。
[0034]以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a、將質(zhì)量百分比為10?15%的硼酸粉末溶解于85?90%的熱水中，得到硼酸水溶液； b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機(jī)中球磨4?6h，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300?500r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風(fēng)機(jī)中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料； c、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術(shù)噴涂到金屬基體表面； d、在步驟c中得到的涂層表面放置Al-Si或Al-Mg合金塊體或者粉末，在真空爐中加熱至IJ750?850°C保溫0.5?11141^或41-1%合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到鋁合金結(jié)合碳化硼復(fù)合涂層。2.如權(quán)利要求1所述的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述碳化硼噴涂粉料中碳化硼與硼酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為85/15?94/6。3.如權(quán)利要求1所述的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述Al-Si或Al-Mg合金中的Si或Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6?15%，其余為Al。4.如權(quán)利要求1所述的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述真空等離子體噴涂工藝參數(shù)為等離子弧電流400?500A，等離子弧電壓55?60V，送粉速率10?15g/min，噴涂距離90mm，等離子體氣體Ar流量80dm3/min，等離子體氣體H2流量20dm3/min，送粉等離子體氣體Ar壓力0.3MPa。5.如權(quán)利要求1所述的碳化硼/鋁復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述金屬基體為Al-Si 或 Al-Mg 合金。
【文檔編號(hào)】C23C4/134GK105886995SQ201610168587
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】楊亞云, 林文松
【申請(qǐng)人】上海工程技術(shù)大學(xué)