[发明专利]基于冷喷涂与强流脉冲电子束辐照的防护涂层制备方法

说明书

本发明的目的是针对于现有冷喷涂制备防护涂层技术存在的缺陷，提供一种基于冷喷涂与强流脉冲电子束辐照的防护涂层制备方法，属于合金表面处理领域。本发明首先在基体表面设置冷喷涂金属或金属‑氧化物复合涂层，再使用HCPEB辐照对涂层表面进行封孔处理。该方法利用HCPEB辐照处理的能量集中、高效率、易控制等特点，对冷喷涂涂层进行表面强化处理，降低涂层表面的孔隙率，实现冷喷涂涂层的表层致密化，从而提高其耐磨防腐蚀性能，具有重要的实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于合金表面处理领域，特别涉及一种冷喷涂涂层的强流脉冲电子束辐照改性方法。

背景技术

冷喷涂是一种新兴的喷涂技术，采用的热源温度远低于热喷涂，将固体颗粒在低温下加热，以高压气体(He、Ar、N₂、空气或它们的混合气体)为载体超音速喷涂。因喷射颗粒沉积过程中温度远小于其熔点，在整个过程中粒子没有熔化，保持固态，粉末不会发生严重地熔化和相变，沉积过程中不会出现严重的氧化、基体材料损伤等问题，制备获得的涂层质量较优，因而非常适用于对热或氧化敏感的材料，如镁合金等。当前冷喷涂技术已经可以制备大部分金属涂层、陶瓷涂层以及有机涂层，适用的领域已涉及航天、海洋、机械工程等众多领域。

虽然冷喷涂技术制备的防护涂层孔隙率明显低于热喷涂涂层，但受喷涂技术原理的限制，防护涂层表面及内部仍然存在一定数量的孔隙。在防护涂层服役过程中，孔隙容易成为腐蚀介质侵入涂层内部的通道，易被腐蚀介质侵入产生电偶腐蚀，降低防护涂层的耐腐蚀效果，导致防护涂层失效。

强流脉冲电子束(HCPEB)辐照技术是近年来新兴的一种表面改性方法，使用高能量密度的电子束在真空环境下对材料表面进行冲击，在极短时间内达到一定温度来重熔材料表层，从而提高涂层材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等表面性能，降低涂层材料的孔隙率。HCPEB与其他表面改性技术相比具有能量利用率高，材料变形小等优点。但是，这种方法不适用处理对热或氧化敏感材料的表面。

发明内容

本发明的目的是针对于现有冷喷涂制备防护涂层技术存在的缺陷，提供一种基于冷喷涂与强流脉冲电子束辐照的防护涂层制备方法。本发明首先在基体表面设置冷喷涂金属或金属-氧化物复合涂层，再使用HCPEB辐照对涂层表面进行封孔处理。该方法利用HCPEB辐照处理的能量集中、高效率、易控制等特点，对冷喷涂涂层进行表面强化处理，降低涂层表面的孔隙率，实现冷喷涂涂层的表层致密化，从而提高其耐磨防腐蚀性能，具有重要的实际工程应用价值。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于冷喷涂与强流脉冲电子束辐照的防护涂层制备方法，首先在基体表面设置冷喷涂金属或金属-氧化物复合涂层，然后使用HCPEB辐照对冷喷涂涂层表面进行封孔处理。

进一步的，上述防护涂层制备方法，包括下述步骤：

1)在基体表面原位制备冷喷涂金属或金属-氧化物复合涂层

a)基材准备：取基体材料，经过打磨抛光，并清除试件表面的油污及杂质，然后样品经超声清洗后烘干；

b)喷砂处理：喷涂前基体材料用SiO₂进行喷砂处理；

c)冷喷涂：涂层采用低压超音速喷涂装备制备，基体温度不超过150℃，冷喷涂参数如下：金属或金属-氧化物粉颗粒度15-45μm，电压210-230V，压力0.75-0.85MPa；

d)将冷喷涂涂层打磨平整；