[发明专利]一种金属陶瓷涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属陶瓷涂层技术领域，具体涉及一种金属陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

涂层（coating）是涂料对基体施涂所得到的固态连续膜，是为了防护、绝缘、装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的薄层。目前，一些钢铁企业在制备金属基体表面的涂层时，均使用十分昂贵的稀有金属和高温合金进行喷涂，形成生产成本较高的金属涂层，由于金属固有的特性，使其在使用过程中存在高温软化现象，因此，金属涂层难以满足某些特殊工况要求。

随着工业的发展，人们对涂层的耐磨性、耐热性、强度和硬度等提出了更高的要求，使金属陶瓷涂层得到了迅速的发展。金属陶瓷涂层是以物理或化学方法在基体表面沉浸一层无机涂层，这种涂层具有金属材料的强韧性、可加工型、导电导热性，同时具有陶瓷材料的高熔点、高硬度、高化学稳定性、耐磨、耐蚀并且制造成本低等特点。因此，金属陶瓷涂层广泛应用于发动机、燃气机以及航空航天等领域。

目前，金属陶瓷涂层的制备方法主要有化学气相沉积法或物理气相沉积法。其中，化学气相沉积法可以方便地实现对大量部件同时进行涂层的沉积，但由于该技术需要在1000℃的高温条件下进行，局限性很大，而物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀，具有低温、高能的特点，并且制备的金属陶瓷涂层具有高硬度、高耐磨性的优异性能，因此广泛的应用于工装、磨具表面的喷涂上，较好的实现了工件低成本、高收益的效果。但是，采用物理气相沉积法是通过将金属陶瓷材料熔融后蒸发，沉积在基体表面形成涂层，这种方法形成的涂层结构不够致密，并且与基体结合不够紧密。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种金属陶瓷涂层的制备方法。采用该方法制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层结构致密，与基体结合强度高。

本发明提供了一种金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：

a）在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。

优选的，所述步骤a）具体包括：

a1）在基体表面喷涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底层；

a2）在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述NiCr合金打底层表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。

优选的，所述喷枪出口与所述基体表面或所述NiCr合金打底层表面的垂直距离为100～200mm。

优选的，所述可爆炸气体为乙炔和氧气的混合气体。

优选的，所述乙炔流量为0.5～2m³/h，乙炔压力为0.05～0.2MPa；所述氧气流量为0.5～2m³/h，氧气压力为0.05～0.5MPa。

优选的，所述乙炔与氧气的流量比为1:（1～2.5）。

优选的，以氮气为送粉气体将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述基体表面或NiCr合金打底层表面，所述氮气的流量为0.2～0.5m³/h，氮气的压力为0.05～0.2MPa，氮气的送粉量为1～100g/min。

优选的，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末包括：5wt%～20wt%的Ni，1wt%～10wt%的Mo，余量的TiC。

优选的，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末的粒度为5～95μm。

优选的，所述NiCr合金粉末包括：75wt%～85wt%的Ni和余量的Cr。

与现有技术相比，本发明在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂技术来制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层，熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末与基体表面发生撞击时的动能很大，增加了NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体的结合强度，并且，由于喷涂时，NiMo-TiC金属陶瓷粉末颗粒撞击到基体表面后受到急冷，在涂层中以超细的粉末颗粒形式存在，因此，形成的涂层结构致密，与基体的结合紧密。进一步的，在形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层之前，首先在基体表面形成由NiCr合金形成的金属打底层，再在该金属打底层上爆炸喷涂形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。NiCr合金的热膨胀系数介于NiMo-TiC金属陶瓷涂层与被喷涂材料之间，因此可以有效降低NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面的热应力，增大了NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面结合强度。