[发明专利]一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷涂层技术领域，特别涉及一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法。

背景技术

热喷涂技术虽然具有设备简单、工艺灵活、涂层沉积效率高等优点，但这一技术仍然存在明显的局限性。这项技术多用于制备低温涂层，当用于制备陶瓷或金属间化合物涂层时，由于其自身喷涂火焰温度低等局限性而难以获得高质量的金属基陶瓷涂层。因此，只能采用等离子喷涂、超音速喷涂等工艺设备复杂而成本高的技术手段，这使得火焰喷涂成本较低，方便灵活的优势便无法发挥。

反应热喷涂技术是自蔓延高温合成技术与热喷涂技术相结合而发展起来的新技术。它采用高放热体系作为喷涂材料，利用传统热源熔化并引燃喷涂材料的自蔓延高温合成反应，反应合成的熔滴经雾化后喷射到基材表面而形成涂层。与普通热喷涂相比，自蔓延高温合成反应热喷涂具备的特点是：1.热源温度高。放热体系在喷涂过程中被燃烧，放出大量热，在喷涂火焰和自蔓延反应放热双重作用下，使基材表面更容易发生微熔化，有利于和涂层之间形成牢固的冶金结合。同时使陶瓷颗粒熔融更充分，涂层更致密，孔隙率低，耐磨耐蚀性能更优异。2.制备成本更低。可利用廉价原始喷涂材料合成出性能优异的涂层。3.应用前景广阔。利用反应火焰热喷涂技术，在有色金属表面制备陶瓷涂层具有广泛的前景。

但反应火焰热喷涂技术仍是一个新兴的技术领域，相关的理论研究尚不完善，喷涂过程中的燃烧合成反应模式、熔化连接过程及凝固规律尚缺乏完整的理论体系，因而基本处于实验研究和理论预研阶段。目前应用反应热喷涂技术在钢材料表面应用较多，制得的陶瓷涂层性能比较稳定，但在同样具有发展前景的有色金属表面制备陶瓷涂层，这在国内尚未见到有关报道。因此，对这一领域进行深刻的研究具有重大的现实意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法，以Al、TiO₂、B₂O₃、Al₂O₃四种粉末为原料在可降解铝合金基体上制备了氧化铝-氧化钛复相陶瓷涂层，具有更致密、孔隙率低，耐磨耐蚀性能优异的特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法，步骤如下：

步骤1：喷涂喂料的制备：

1-1喂料配比：将Al、TiO₂、B₂O₃、Al₂O₃四种粉末作为喷涂骨料成分，将Al₂O₃、TiO₂混合，其中Al₂O₃占二者混合物质量的87％，TiO₂占二者混合物质量的13％，将Al、TiO₂、B₂O₃按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分，按照反应式10Al+3B₂O₃+3TiO₂→5Al₂O₃+3TiB₂进行反应，进而确定反应体系Al、TiO₂、B₂O₃的质量比为9:7:8，将Al₂O₃、TiO₂的混合物与Al、B₂O₃、TiO₂的混合物再次混合，Al₂O₃、TiO₂的混合物所占质量百分比为30-50％，Al、B₂O₃、TiO₂的混合物所占质量百分比为50-70％；

1-2干法球磨：将步骤1-1混合后的粉末进行球磨，球料质量比为5:1，其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm，大球、中球、小球数比为2:40:250，转速为320r/min，球磨时间为12h，在真空条件下单向不间歇运行，停机后取下球磨罐，放置两天后取样，得到复合粉末；