[发明专利]一种低压冷喷Al基涂层表面原位陶瓷化的方法

说明书

本发明提供了一种低压冷喷Al基涂层表面原位陶瓷化的方法，属于Al基涂层技术领域。本发明所述方法包括以下步骤：将Al粉和Al₂O₃粉混合，得到复合粉末；采用低压冷喷涂法，将所述复合粉末沉积于金属基体上，形成Al基复合涂层；在所述Al基复合涂层的表面进行微弧氧化，形成纯Al₂O₃层。本发明先采用低压冷喷涂法沉积Al‑Al₂O₃涂层，然后利用微弧氧化技术实现涂层表面原位纯Al₂O₃陶瓷层的转化，涂层表面的硬度及摩擦学性能均得到了明显提高。本发明将低压冷喷技术与微弧氧化技术相结合，兼顾低压冷喷涂金属涂层的致密性以及涂层表面硬度高的优点，能够显著提高Al基涂层的耐磨性。

技术领域

本发明涉及Al基涂层技术领域，尤其涉及一种低压冷喷Al基涂层表面原位陶瓷化的方法。

背景技术

磨损是机械损伤和失效的主要形式之一，使用喷涂技术对磨损零件进行修复，可延长零件使用寿命，为相关企业节约成本。工业生产及航空航天各个领域均存在摩擦磨损现象，最终积累到一定程度后诱发安全隐患，带来不可估量的损失。

冷喷涂又称冷气动力喷涂，是一种基于空气动力学原理的喷涂技术，通过将细小粉末送入到高速气流中，粉末经加速后在完全固态下高速撞击基体，产生较大塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。根据喷涂气源压力可将冷喷涂分为高压冷喷涂(1.5MPa)和低压冷喷涂(0.3MPa～1MPa)，尽管高压冷喷沉积的涂层致密，可适用的喷涂材料门类广泛，但是其喷涂过程耗气量巨大，设备复杂，相对成本高昂。对于硬度相对较小的金属，如Al、Zn、Cu等，低压冷喷与高压冷喷所得涂层性能差异不大，但是其设备体积较小，便于移动，喷涂过程对气源要求小，是耐磨蚀涂层制备的重要手段。

低压冷喷过程通常加入增强相提高涂层沉积效率、硬度及结合强度。Al及Al合金具有较好的抗腐蚀性，但耐磨性较差。因此，研究陶瓷相颗粒的加入对Al及Al合金抗腐蚀性和耐磨性的影响具有重要意义。研究表明，如果能将Al基复合涂层表面全部转化为Al₂O₃，涂层的耐磨性将更进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压冷喷Al基涂层表面原位陶瓷化的方法，所述方法能够使得冷喷涂Al基涂层的磨损强度明显降低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低压冷喷Al基涂层表面原位陶瓷化的方法，包括以下步骤：

将Al粉和Al₂O₃粉混合，得到复合粉末；

采用低压冷喷涂法，将所述复合粉末沉积于金属基体上，形成Al基复合涂层；

在所述Al基复合涂层的表面进行微弧氧化，形成纯Al₂O₃层。

优选的，所述Al粉的粒度为20～60μm，所述Al₂O₃粉的粒度为20～60μm。

优选的，所述复合粉末中，Al₂O₃粉的体积比为10～50％。

优选的，所述低压冷喷涂法的条件为：气体压力0.6～0.8MPa，气体温度300～500℃，喷涂距离10～20mm。

优选的，所述Al基复合涂层的厚度为50～500μm。

优选的，所述微弧氧化的条件为：电压380～580V，脉冲频率500～2000Hz，占空比10～30％，电流密度5～15A/dm²。