[发明专利]一种高致密性镍基完全非晶涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高致密性镍基完全非晶涂层及其制备方法，具体涉及一种超音速火焰喷涂制备镍基非晶合金涂层的方法，属于非晶合金涂层领域。一种高致密性镍基完全非晶涂层的制备方法，所述方法为超音速火焰喷涂法，具体为：采用镍基非晶粉末为原料，以空气为助燃气体，使镍基非晶粉末在撞击基板前处于半熔化状态，随后在基板上形成镍基完全非晶涂层。与HVOF和激光熔覆技术制备的镍基非晶复合涂层相比，本发明HVAF喷涂镍基非晶涂层为完全非晶涂层，涂层中的孔隙缺陷少，涂层致密性高，与基体结合强度高，硬度高，从而提高镍基非晶涂层的耐腐蚀性能，推动其作为表面防护涂层材料的应用。

技术领域

本发明涉及一种高致密性镍基完全非晶涂层及其制备方法，具体涉及一种超音速火焰喷涂制备镍基非晶合金涂层的方法，属于非晶合金涂层领域。

背景技术

镍基非晶合金由于其较高的玻璃转变温度和优异的耐腐蚀性而表现出超高强度和高热稳定性。通常，镍基非晶合金都会被制成薄带、粉末和小厚度或直径的线材的形式。因此，非晶合金作为结构材料时会受到玻璃形成能力的限制。然而，通过不同方法在基材上制备的镍基非晶涂层可以克服这一缺点。

目前，制备非晶合金涂层主要采用激光熔覆和热喷涂技术。在激光喷涂中，制备的镍基非晶涂层通常是由非晶相、纳米晶相和金属化合物相组成的复合结构。由于激光喷涂将非晶粉末完全熔化，然后冷却固化形成涂层，因此涂层的非晶含量低，同时涂层内部存在的热应力和残余应力，会在快速冷却过程中容易产生裂纹。此外，目前已经利用等离子喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备出部分非晶态镍基合金涂层。HVAF是一种与类似的喷涂工艺，利用空气代替氧气。HVAF具有高焰流速度和低火焰温度，更利于制备的涂层获得非晶态结构，是制备完全镍基非晶合金涂层的最佳方法。

超音速火焰喷涂镍基非晶涂层中的孔隙缺陷是不可避免存在的，孔隙缺陷所致腐蚀导致的涂层分层和剥落是涂层最常见的失效方式之一，大大降低镍基非晶涂层的腐蚀防护效果及使用寿命，从而限制了镍基非晶涂层在各领域的广泛应用。因此，在超音速火焰喷涂过程中，通过优化喷涂工艺参数，减少涂层中孔隙缺陷的数量，这对于提高镍基非晶涂层的耐腐蚀性能起到关键作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高致密性超音速火焰喷涂镍基完全非晶涂层的制备方法，通过选择适宜喷涂镍基非晶涂层的空气压力、丙烷压力、氧燃比、氮气压力、粉末尺寸及喷涂距离，减少涂层中孔隙缺陷的数量，提高涂层的致密性，进而提高镍基非晶涂层的耐腐蚀性能，推动其作为表面防护涂层材料的应用。

一种高致密性镍基完全非晶涂层的制备方法，所述方法为超音速火焰喷涂法(HVAF)，具体为：采用镍基非晶粉末为原料，以空气为助燃气体，使镍基非晶粉末在撞击基板前处于半熔化状态，随后在基板上形成镍基完全非晶涂层。

本发明所述方法获得的涂层的镍基合金全部为非晶材料。

本发明所述镍基非晶粉末为Ni₅₃Nb₂₀Ti₁₀Zr₈Co₆Cu₃镍基非晶粉末。

本发明所得涂层为Ni₅₃Nb₂₀Ti₁₀Zr₈Co₆Cu₃镍基非晶合金，该Ni₅₃Nb₂₀Ti₁₀Zr₈Co₆Cu₃镍基合金为完全非晶合金，即整个涂层材料组成均为非晶。

优选地，燃气为丙烷，其压力为700-970KPa，氧燃比为3。

优选地，所述助燃气体的压力为750-970KPa；氮气压力为500-800KPa。

优选地，所述镍基非晶粉末的尺寸为10-60μm。