[发明专利]一种超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层

权利要求书

1.一种超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，制备原料包括：喷涂材料选用纯度为99.9%的Pb TiO₃陶瓷粉末，粒度为5-10μm，经雾化造粒制备成粒度为30-70μm的粉末，基体材料选择调质45钢，调质处理后具有良好的力学性能，基体尺寸为50mmX20mmX10mm，喷涂表面的尺寸是50mmX20mm。

2.根据权利要求1所述的超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，其特征是超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层的制备步骤为：采用低功率、小气体流量的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备PbTiO3涂层，喷涂前用丙酮清洗喷涂表面，并对清洁表面进行棕刚玉喷涂处理，形成清洁的粗糙表面，以增强涂层与基体的结合强度，将预处理后的基体材料固定在自制的专用不锈钢卡具上，卡具外径150mm、线速度56.52m/s、厚度6mm，喷涂过程中卡具转速为120r/min，喷枪垂直于卡具轴心，移动速度为8mm/s，喷涂距离为100mm，根据PbTiO3材料的熔点，选用合适的喷嘴，其送粉管前倾将喷涂材料颗粒送入等离子焰流的低温区域，以防止喷涂材料发生过熔雾化，为了防止PbTiO3中Pb挥发，在喷涂过程中始终使用N对基体进行降温，每喷完1个周期对涂层进行测温，当温度低于150℃时再进行下一周期的喷涂，主气为氩气，辅助气体为氢气，送粉气体为氮气。

3.根据权利要求1所述的超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，其特征是超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层的检测步骤为：使用Quanta200型扫描电镜和G enesis 60s能谱仪观察和分析粉末和涂层的形貌及成分；采用美国PA公司的Q600差热-热重分析仪对PbTiO3粉末进行热分析；采用Bruker D8 Focus型X射线衍射仪对粉末和涂层表面进行物相分析，衍射条件为CuKa靶，电压和电流分别为40kV和40mA；采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析PbTiO3粉末态及喷涂后的价态；喷涂后涂层在性能测试前先经研磨、机械抛光和超声波清洗去除表面粘污，采用Nano Test 600多功能纳米材料性能测试仪测试涂层的弹性模量，它能够直接从载荷-位移曲线中实时获得接触面积，适合较浅的压痕深度，可完成多种力学性能的测试，最直接的是硬度和弹性模量，精度小于10%；用HXD.1000TM显微硬度计测定涂层的显微硬度，载荷为0.1HV(0.98N)，加载时间为15s，从基体结合处到涂层表面进行测定，取多个点的平均值；采用拉伸试验法测量涂层与基体的结合强度，拉伸试验在WE-100型电液伺服万能试验机上进行，对8 个试样进行测定，取平均值；采用LeiCa DMIMR图像分析系统对涂层试样截面进行孔隙测定，随机选取5个视场测定涂层孔隙率，计算其平均值。

4.根据权利要求1所述的超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，其特征是所述的超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，组织结构致密，孔隙率较低(1.5%)，相组成为PbTiO3相，衍射峰晶面指数为(100)、(101)、(1lO)、(111)、(200)、(211)，无杂质相，但存在非晶漫散射包，所述的超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层，涂层与基体之间存在明显的过渡区，该区与涂层和基体均结合较好，结合强度平均为50.9MPa，涂层与基体之间主要为机械结合：涂层的平均显微硬度达到571.86HV，纳米压痕硬度达到7.9GPa，弹性模量为139.308GPa，在45钢基体表面通过超音速等离子喷涂方法制备钛酸铅涂层，得到具有优秀力学性能的涂层表面，同时本技术为再制造方法向钛酸铅涂层表面继续沉积其它涂层的技术做了可行性示范。