[发明专利]在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法

权利要求书

1.一种在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法，其特征是：所述方法采用以下步骤：

1)采用配备高速火焰喷涂设备的气氛保护热喷涂系统，根据零件孔、槽几何结构内表面形状及尺寸设定喷涂入射角，喷涂入射角为喷枪火焰喷射方向与零件待沉积表面之间的夹角，调节范围为20-90度角，采用保护气体输送装置对喷涂涂层沉积过程进行气氛保护；

2)喷涂沉积前，对零件内表面去除油污和杂质，并进行喷砂或磨粒打磨处理获得洁净、粗糙化的表面；

3)向高速火焰喷涂设备装载用于喷涂的烘干处理的包覆复合粉末，原料粉末初始粒径范围为5-100μm，包覆层厚度范围0.1-5μm；

4)打开保护气体输送装置的控制阀门输送保护气体，所用保护气体为惰性的氮气或氩气，将保护气体喷射到喷涂粒子飞行及沉积作用区域，气体压强为1.0-5.0个大气压，气体流量为1-100L/min，零件预热和喷涂沉积过程维持保护气体输送，喷涂后涂层表面温度低于预热温度时，停止保护气体供给；

5)第一遍喷涂沉积前，首先利用喷枪火焰预热零件表面至120-200摄氏度，再输送喷涂粉末进行喷涂沉积，需要重复进行多遍喷涂沉积时，控制每遍之间涂层冷却至80-150摄氏度范围内再进行下一遍的喷涂，直至达到零件要求的涂层厚度；

6)喷涂沉积过程中，依据零件孔、槽几何结构内表面特点进行零件运动形式控制，其中，非对称内表面结构的零件保持不动，喷枪移动扫描沉积，具有对称内表面结构零件则以对称中心为中心轴自转，配合喷枪的移动扫描进行沉积，喷枪移动扫描速度为10-500mm/s，零件自转速度为10-1000rpm；

所述的保护气体输送装置包括与喷枪连接的主气体喷嘴、气体管路，或者包括与喷枪连接的主气体喷嘴、气体管路和气体保护罩，或者包括带有气体喷嘴的一体化气体保护罩，或者包括不与喷枪连接且与零件工装相对位置固定的辅助气体喷嘴，将保护气体引入到喷枪火焰焰流及喷涂粒子沉积范围，其具体结构和操作如下：

1)所述主气体喷嘴采用2-8个均布的金属圆管喷气口结构、或者采用金属环上开设2-8个均布的圆孔喷气口结构、或者采用金属环形喷气口的结构，所述气体喷嘴的喷气口以喷枪枪管中心轴为中心对称布置，所述喷气口外延方向与喷涂焰流在零件内表面沉积区中心点相交；

2)所述气体保护罩采用金属圆筒状或金属喇叭状结构，与气体喷嘴配合连接在喷枪上或者固定在零件工装上，或者采用带有气体喷嘴的一体化气体保护罩，气体喷嘴呈对称或不对称布置，对应不同入射角的喷涂，气体保护罩顶端边沿均采用与零件表面轮廓仿形的结构，间隙在5-20mm范围内调节，引导气体在保护罩内的流动并从间隙处流出，增强保护气体隔离空气的效果；或者气体保护罩还采用水冷结构以延长使用时间；

3)对于不能使用气体保护罩的复杂几何形状零件内表面沉积，在主气体喷嘴工作时，同时使用与零件工装相对位置固定的辅助气体喷嘴，加强零件表面涂层沉积的气体保护和冷却。

2.根据权利要求1所述的在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法，其特征在于：所述包覆复合粉末采用物理或化学气相沉积干法工艺、化学镀或电镀湿法工艺处理原料粉末获得的连续致密金属层包覆的复合粉末，原料粉末粒度为5-100μm，具有碳化物、氮化物、硼化物的非氧化物陶瓷硬质相与Ni，Co，Fe，Ni-Cr，Fe-Cr，Co-Cr及其多元合金金属相的复合组织，金属包覆层与原料粉末金属相成分相同或组成元素百分比含量差异小于10％，金属包覆层厚度在0.1-5μm范围内调控，控制表面金属包覆层占包覆复合粉末的体积百分比不大于10vol.％，表面覆盖率达到98％以上。