[发明专利]高熵硼硅陶瓷表面材料冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法

说明书

本发明公开了高熵硼硅陶瓷表面材料冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法，高熵硼硅陶瓷表面材料包括高熵硼硅陶瓷混合粉和致密剂，方法包括以下步骤：步骤一、分别研磨、干燥和过筛；步骤二、过筛混合后的高熵硼硅陶瓷混合粉末材料加入冷喷涂设备；步骤三、基材清理；步骤四、操控冷喷枪体对基材需覆膜区域进行喷涂，制得高熵硼硅梯度陶瓷复合涂层；步骤五、对制得高熵硼硅陶瓷复合涂层表面进行打磨剖光，本发明通过控制高熵硼硅陶瓷混合粉的粒径40‑50um和致密剂1‑10um混合，降低了颗粒间的缝隙，制得的高熵硼硅陶瓷涂层具有更高的密度、抗振动和高稳定性等优点，同时通过控制冷喷枪出口速度与供粉流量实现提高高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末的利用率，大大节省了资源。

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及高熵硼硅陶瓷表面材料冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法。

背景技术

高熵碳化物陶瓷的研究目前主要集中在过渡金属IVB、VB族碳化物固溶体。这些碳化物具有岩盐结构，且与硼化物一样，具有很强的共价键特征及很高的熔点，可应用于各种极端条件下。多种金属离子固溶到一个晶体中，也同样极大地拓展了碳化物陶瓷的种类。

现有的冷喷涂涂层具有特殊的层状结构和若干微小气孔,涂层与底材的结合一般是机械方式,其结合强度较低，导致出现孔洞、涂层不稳定附着力低下，稳定性不高，会降低涂层的力学性能。

现有的冷喷涂技术普遍将喷射粒子速度控制在300-1000m/s，供粉速度80-250g/min，在整个过程中粒子没有熔化,保持固体状态,粒子发生纯塑性变形聚合形成涂层，同时有部分粒子粉末未形成涂层，造成了混合材料利用率低，资源浪费。

本发明基于冷喷涂技术提出高熵硼硅陶瓷表面材料及其冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法，用来进一步提升高熵硼硅梯度陶瓷表面材料制备陶瓷涂层附着力高和高稳定性的特点，同时提高高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末的利用率，大大节省了资源。

发明内容

本发明的目的是提供高熵硼硅陶瓷表面材料及其冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法，通过控制高熵硼硅梯度陶瓷混合粉的粒径40-50um和致密剂1-10um混合，大大降低了颗粒间的缝隙，同时高速撞击基材表面制得涂层密度高，且具有附着力高和高稳定性的特点，同时通过控制冷喷枪出口速度与供粉流量实现提高高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末的利用率，大大节省了资源。

本发明的技术方案是这样实现的：

高熵硼硅陶瓷表面材料冷喷涂制备梯度陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：

步骤一、原料混合，将准备好高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末和致密剂分别研磨、干燥和过筛，过筛后的高熵硼硅梯度陶瓷混合粉经研磨后粒径控制在40-50um，致密剂经研磨后粒径控制在1-10um；

步骤二、将过高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末和致密剂搅拌混合加入冷喷涂设备；

步骤三、基材清理，基材打磨剖光，打磨剖光时间1-2h，热风风干0.5-1.0h；

步骤四、操控冷喷枪体出口速度1000-1100m/s，供粉速度60-80g/min对基材需覆膜区域进行喷涂，制得高熵硼硅梯度陶瓷复合涂层；

步骤五、对制得高熵硼硅梯度陶瓷复合涂层表面进行打磨剖光。

进一步的，在步骤一中，所述高熵硼硅梯度陶瓷混合粉末和致密剂分别经硬质合金搅拌球磨机进行磨制16-24h和32-48h，干燥温度300-400℃，干燥时间2-3h，干燥后高熵硼硅梯度陶瓷混合粉筛网中过筛制得40-50um粒子，致密剂筛网过筛制得1-10um粒子。

进一步的，在步骤三中，基材打磨剖光主要为清理基材表面的油脂、碎屑和氧化层，打磨剖光后进行热风风干0.5-1.0h，热风温度50-60℃。

进一步的，在步骤四中，通过冷喷涂设备往返对基材表面喷涂制得高熵硼硅梯度陶瓷复合涂层厚度为1-2mm。