[发明专利]一种MAX相基涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种MAX相基涂层的制备方法，包括：（1）将金属M、Al和C粉采用球磨混合，干燥待用；（2）将干燥后的粉末进行烧结，得到M₂AlC‑MAX相材料；（3）将M₂AlC‑MAX相材料粉碎，通过球磨制成粉末，并进行筛选；（4）将筛选得到的粉末与Al粉混合后得到的混合粉末或将筛选得到的粉末灌入熔点不高于1100℃的金属管或合金管中，制成金属或合金包覆M₂AlC‑MAX相粉末的线材；（5）采用火焰喷涂将制得的线材喷涂至基体表面。本发明的方法工艺简单、可控制MAX相粒径大小及分布密度，且制备的防护涂层中不含杂相，结构致密、与基体结合紧密。

技术领域

本发明属于高温防护涂层技术领域，涉及一种MAX相基涂层的制备方法。

背景技术

三元层状结构的M_n+1AX_n（其中M是部分过渡族金属，A是ⅢA至ⅥA族元素，X是C或N）陶瓷化合物由于具有独特的纳米层状结构，使得它兼具有金属材料和陶瓷材料的性能，目前已引发越来越多的关注。与金属相似，MAX相易在室温下加工，具有耐热冲击性，导热性和导电性以及耐损伤性。此外，含Al元素的MAX相在空气和水蒸气中具有出良好的化学稳定性，表现出陶瓷材料良好的抗腐蚀性、抗氧化性及抗热冲击性能，在高温防护涂层领域有着极好的应用前景。

目前，通常采用磁控溅射方法沉积Cr₂AlC等MAX相陶瓷材料涂层，但磁控溅射技术的沉积效率低，涂层较薄，严重限制了MAX相类材料在工业领域的应用。热喷涂技术由于其沉积效率较高的引起广泛关注。然而，采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂等方式直接喷涂Cr₂AlC-MAX相等MAX相粉末过程中，具有特殊三元层状结构MAX相极易分解，生成Cr₂Al、Cr等杂质相，尽管可以通过热处理使部分杂相重新结晶生成MAX相，但涂层中MAX相含量仍然较低，影响了涂层的性能。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有M₂AlC-MAX相涂层制备方法的不足，提供一种工艺简单、可控制M₂AlC-MAX相粒径大小及分布密度的MAX相涂层的制备方法，该方法制备的防护涂层中不含杂相，可解决直接热喷涂M₂AlC-MAX相粉末过程中的分解问题，且形成的防护涂层结构致密、与基体结合紧密。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种MAX相基涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）将金属M、Al和C粉采用球磨混合，干燥待用；所述金属M为Cr、Nb或Ti；

（2）将干燥后的粉末进行烧结，得到M₂AlC-MAX相材料；

（3）将M₂AlC-MAX相材料粉碎，通过球磨制成粉末，并进行筛选；

（4）将筛选得到的M₂AlC-MAX相粉末与Al粉混合后得到的混合粉末或将筛选得到的M₂AlC-MAX相粉末，灌入熔点不高于1100℃的金属管或合金管中，制成金属或合金包覆M₂AlC-MAX相粉末的线材；

（5）采用火焰喷涂将制得的线材喷涂至基体表面。

优选地，步骤（5）中，在用火焰喷涂将制得的线材喷涂至基体表面前，还包括先在基体表面喷涂一层含镍合金层。

优选地，所述金属M为Cr。

优选地，步骤（4）中，所述金属管或合金管为铝管或铝合金管。

优选地，步骤（1）中，按摩尔比计，Cr︰Al︰C 为2︰(1.1～1.2)︰1；所述Cr、Al和C粉的粒径为200～400目。