[发明专利]一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法

说明书

一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法，属于涂层制备技术领域。一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法，所述方法如下：①将待沉积的基体进行预处理；②将经过预处理的基体连接于超声波振动台上，加载定频或脉冲超声波；③采用等离子喷涂方式将原料粉末沉积在步骤②基体表面，即得涂层。本发明具有工艺简单，成本低等特点，采用本发明的方法制备涂层在不经退火处理或激光熔覆处理的条件下即显现出与基体间的高结合强度，较制备过程中未加载超声波的涂层提高35％以上，涂层的服役性能和服役寿命也得到了一定程度的提高。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法。

背景技术

等离子喷涂技术最初应用于结构材料表面防护涂层(如抗氧化涂层、抗腐蚀涂层、耐磨涂层等)的制备，之后又扩展到功能涂层(如磁性涂层、电性涂层、生物性能涂层、催化功能涂层等)的制备。如今等离子喷涂技术更是凭借其可喷涂材料范围广、沉积效率高、对基体热影响小、不受基体形状和尺寸影响等特点被广泛应用于航空航天、航海、军事、冶金、化工等领域结构或功能涂层的制备。

涂层的等离子喷涂沉积过程中，原料粉末在高温等离子束流加热下形成熔化或半熔化状态的熔滴并被加速，之后熔滴以一定的速度撞击基体，在基体表面铺展并快速凝固后形成涂层。涂层与基体间的结合方式(以机械结合为主伴随少量冶金结合)及熔滴在基体表面快速凝固的收缩导致涂层内部宏观应力的形成均导致涂层与基体间的结合强度有限(通常不超过35MPa)，对涂层的服役性能和服役寿命均造成不利影响。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，提出了一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法的技术方案：

一种提高等离子喷涂涂层与基体间结合强度的方法，所述方法如下：

①将待沉积的基体进行预处理；

②将经过预处理的基体连接于超声波振动台上，加载定频或脉冲超声波；

③采用等离子喷涂方式将原料粉末沉积在步骤②基体表面，即得涂层。

本发明中将待沉积的基体进行预处理的具体步骤为将基体材料依次进行去油、喷砂、清洗及干燥处理。若制备陶瓷涂层还需在基体表面预制一层粘结层；所述制备粘结层的厚度为50μm～200μm，所述制备粘结层的方法选自电弧喷涂法、火焰喷涂法、等离子喷涂法中的一种。

进一步地，所述粘结层为NiCoCrAlY粘结层。

进一步地，所述粘结层为NiCrAlY粘结层。

优选地，所述基体加载定频超声波的参数：振幅为5μm～50μm，频率为20kHz～200kHz，功率密度为0.03W/cm²～5W/cm²。

优选地，所述基体加载脉冲超声波的参数：振幅为5μm～50μm，频率为20kHz～200MHz，功率密度为0.03W/cm²～10W/cm²，重复频率为5Hz～1000Hz，脉冲宽度50ns～10ms。

优选地，所述等离子喷涂的喷涂次数为1次或多次。

优选地，所述等离子喷涂的技术参数为：喷枪与基体的距离为80mm～250mm；喷枪的移动速度为10mm/s～1000mm/s；送粉速率为10g/min～250g/min；送粉气流为2L/min～20L/min；电流范围为300A～1200A；主气成分为氩气、氮气或氩气与氮气的混合气体，流量范围为20L/min～100L/min；次气成分为氢气，流量范围为0.5～40L/min，喷涂粉末粒径范围1μm～200μm。