[发明专利]一种改进涂层微观结构的方法

说明书

一种改进涂层微观结构的方法，喷涂前，对基材背面加热至一定温度(喷涂陶瓷类粉末基材背面加热温度为600℃‑700℃，喷涂金属粉末基材背面加热温度为350℃‑450℃)。喷涂过程中，一直保持基材背面加热，同时对已沉积涂层表面进行强化处理(喷涂陶瓷类粉末可采用喷丸强化，喷涂金属粉末可采用激光冲击强化)。重复上述步骤至涂层达到一定厚度后停止喷涂。通过喷涂过程中对基材背面加热至恒定温度和对已沉积涂层表面进行冲击强化达到改进涂层的微观结构，本发明方法简单，可操作性强。同传统方法制备涂层微观结构相比，改进后涂层微观组织致密，孔隙率下降，层状结构部分消失，涂层性能大幅提高。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种改进涂层微观结构的方法。

背景技术

近年来，随着我国电力结构的优化，深度调峰、提质增效等运行技术的发展，先进发电技术及大型电站的建设，电力装备面临新的更恶劣的工况。火力发电、核电的汽轮机、泵等通流部件，水头水轮机过流部件，电站流体管道等设备在服役过程中受到水蚀、气蚀、磨损等多种恶劣工况的耦合作用而损伤速度和程度日益严重。上述部件对涂层的服役寿命要求越来越高，在常规火电及水电装备经过多年应用的传统热喷涂涂层难以满足不能满足电力发展的需求。

传统的热喷涂涂层本质上是熔化后的金属或陶瓷扁平粒子堆垛形成的层状结构沉积体，层间存在大量未结合界面(常规等离子喷涂陶瓷高达70％界面未结合)，同时金属涂层在制备过程中还存在大量的未结合界面相互贯通即可在涂层中形成贯通到基材的孔隙，服役环境中的腐蚀介质容易沿着贯通孔隙直达基材，不能对基材提供有效的物理屏蔽；水蚀、气蚀和磨损等机械作用下，涂层以单个扁平粒子为单位逐一剥落，造成涂层快速减薄。另一方面，由于热喷涂涂层与基材为机械结合，结合强度相对较低，通常不高于70MPa，构件的反复振动、水蚀、气蚀等高应力机械作用有可能使涂层发生局部甚至是整体的剥落，从而造成涂层的快速失效，难以发挥涂层材料的本征优异特性。提高热喷涂涂层内扁平粒子间的结合比例和涂层与基材的结合强度是提高热喷涂涂层服役性能和服役寿命，进而满足电力行业发展需求的主要策略。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种改进涂层微观结构的方法，可有效提高涂层中扁平粒子的层间结合，从而提升涂层性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改进涂层微观结构的方法，包括如下步骤：

步骤1：涂层制备前，基材表面除油污后表面喷砂至所需粗糙度；

步骤2：喷砂完成后喷涂前对基材背面进行加热后开始喷涂；在喷涂过程中，一直保持基材背面加热；

步骤3：在喷涂过程中对已沉积涂层表面进行强化处理；

步骤4：重复步骤2和步骤3至涂层达到预设厚度后停止喷涂；

步骤5：喷涂停止后基材背面加热缓慢停止，停止过程中保持温度平缓下降。

所述基材背面加热方式可选氧乙炔火焰加热、电磁感应加热等方式；

所述基材背面加热温度根据所要喷涂粉末类型决定，喷涂陶瓷类粉末基材背面加热温度为600℃-700℃，喷涂金属粉末基材背面加热温度为350℃-450℃。

所述强化处理根据所要喷涂粉末类型决定，喷涂陶瓷类粉末可采用喷丸工艺强化，喷涂金属粉末可采用激光冲击强化。

所述喷丸工艺采用陶瓷丸，其化学成分大致为67％的ZrO₂、31％的SiO₂及2％的Al₂O₃为主的夹杂物，经熔化、雾化、烘干、选圆、筛分制成的，硬度相当于HRC57～63；所述陶瓷丸工作压力为0.4-0.6MPa。