[发明专利]一种原位生成抗腐蚀耐磨高熵陶瓷涂层的方法

说明书

本发明涉及一种原位生成抗腐蚀耐磨高熵陶瓷涂层的方法，包括如下步骤：(1)用喷雾干燥法将稀土氧化物和无定型硼粉混合物团聚成球形或近球形，得到团聚颗粒；随后对团聚颗粒进行预热；(2)对需要原位生成高熵陶瓷涂层区域的镁合金进行喷砂处理，随后对喷砂处理后的镁合金进行预热；(3)采用等离子喷涂的方法将步骤(1)中的团聚颗粒喷涂在步骤(2)中的镁合金表面，实现在镁合金表面原位生成抗腐蚀耐磨损高熵陶瓷涂层本发明具有成本低，简单易行，适用范围广等优点，可同时改善镁合金抗腐蚀和耐磨性能，具有扩大镁合金在抗腐蚀和耐摩擦等复杂应用条件下的应用潜力。

技术领域

本发明属于合金材料领域，特别涉及一种原位生成抗腐蚀耐磨高熵陶瓷涂层的方法。

背景技术

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能及易于回收再利用等一系列优点，被誉为二十一世纪最有前途的绿色结构材料，在航空航天、电子信息、汽车、电器、交通及国防军工等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。随着结构轻量化技术需求量的增大，更加刺激了镁工业的发展，镁合金已成为继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，开发满足国民经济基础产业发展需求的高性能镁合金就显得尤为重要。但室温下镁合金表面形成的氧化膜疏松多孔，表面呈碱性，不利于涂装。由于镁合金的弹性模量低，缺乏自医的、自然钝化的表面膜，耐腐蚀性能和耐磨损性能差、已经成为限制了其作为工程结构材料推广的主要因素。

目前改善镁合金的抗腐蚀和耐磨损性能主要有两种途径：一是添加合金元素开发新型镁合金。研究表明在镁合金中添加适量稀土等合金元素可以较有效的提高其耐腐蚀性能，但是对其耐磨损性能提高效果有限。同时通过添加合金元素方法开发新型镁合金还存在成本高、周期长等缺点。二是利用表面处理技术对镁合金进行强化改性。由于腐蚀和磨损的发生一般都从材料的表层开始，因此表面处理技术成为了改善镁合金性能的最有效、最经济、最实用的方法。陶瓷具有高硬度、耐磨损、耐高温和耐腐蚀等优点，同时又具有一定的韧性和可塑性，且和金属具有较好的相容性，上述特点使得陶瓷材料是成为开发抗腐蚀和耐磨镁合金涂层的理想材料，在镁合金涂层领域具有非常广阔的应用潜力。但由于在制备镁合金陶瓷涂层需要先开发出满足涂层要求的陶瓷粉末，而陶瓷的高硬度使其粉末的制备存在工艺复杂、制备成本高缺点，使其应用受到了极大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原位生成抗腐蚀耐磨高熵陶瓷涂层的方法，该方法克服了现有陶瓷涂层的陶瓷颗粒制备工艺复杂、制造成本高的缺点，同时实现镁合金的抗腐蚀和耐磨损性能的复合提高，满足航空、航天、汽车、轨道交通等领域既要求抗腐蚀同时要求耐磨损零件的使用要求。

本发明提供了一种原位生成抗腐蚀耐磨高熵陶瓷涂层的方法，包括如下步骤：

(1)用喷雾干燥法将稀土氧化物和无定型硼粉混合物团聚成球形或近球形，得到团聚颗粒；随后对团聚颗粒进行预热；

(2)对需要原位生成高熵陶瓷涂层区域的镁合金进行喷砂处理，随后对喷砂处理后的镁合金进行预热；

(3)采用等离子喷涂的方法将步骤(1)中的团聚颗粒喷涂在步骤(2)中的镁合金表面，实现在镁合金表面原位生成抗腐蚀耐磨损高熵陶瓷涂层；其中，所述等离子喷涂的工艺参数为：喷涂角度45-90度，喷涂距离80-200mm，喷嘴移动速度50-150mm/min，送粉量500-2000g/h。

所述步骤(1)中的稀土氧化物和无定型硼粉的颗粒度为2-20μm。

所述步骤(1)中的团聚颗粒的颗粒度为30-100μm。步骤(1)为了提高等离子喷涂过程中稀土氧化物和硼粉的混合物的流动性。

所述步骤(1)中的预热温度为50-100℃，保温20-90分钟，减少喷雾造粒团聚粉末水蒸气，避免喷涂过程中送粉管堵塞。