[发明专利]一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法

摘要

一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法，以Al2O3-TiO2为原料，添加Al-TiO2-B2O3系铝热剂为放热体系，采用反应火焰热喷涂技术，在可降解铝合金的表面制备氧化铝-氧化钛复相涂层，在经过表面预处理的可降解铝合金表面制备Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层，涂层和基体结合较好，结合强度高，在400℃抗热震次数可达到51次不出现翘皮、开裂现象，耐磨粒磨损相对于基体提高10.53-15.48倍，具有更致密、孔隙率低，耐磨耐蚀性能优异的特点。

主权项

一种反应火焰热喷涂氧化铝‑氧化钛复相涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：喷涂喂料的制备：1‑1喂料配比：将Al、TiO2、B2O3、Al2O3四种粉末作为喷涂骨料成分，将Al2O3、TiO2混合，其中Al2O3占二者混合物质量的87％，TiO2占二者混合物质量的13％，将Al、TiO2、B2O3按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分，按照反应式10Al+3B2O3+3TiO2→5Al2O3+3TiB2进行反应，进而确定反应体系Al、TiO2、B2O3的质量比为9:7:8，将Al2O3、TiO2的混合物与Al、B2O3、TiO2的混合物再次混合，Al2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为30‑50％，Al、B2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为50‑70％；1‑2干法球磨：将步骤1‑1混合后的粉末进行球磨，球料质量比为5:1，其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm，大球、中球、小球数比为2:40:250，转速为320r/min，球磨时间为12h，在真空条件下单向不间歇运行，停机后取下球磨罐，放置两天后取样，得到复合粉末；1‑3粘结剂制备：制备质量分数为7％的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂：在15‑20℃的水中浸泡聚乙烯醇1‑2小时，使其充分溶胀，在恒温水浴锅中进行溶解并不断搅拌，恒温水浴锅温度控制在80‑95℃，并保温2‑2.5小时，直到溶液不再含有颗粒；1‑4复合粉末团聚：将步骤1‑3所得粘结剂少量、连续地倒入步骤1‑2所得的复合粉末中，复合粉末与粘结剂按质量比5:1混合，搅拌速度100‑200r/min，时间1‑2小时，使其充分均匀混合，之后将所得团聚粉末进行烘干处理；1‑5团聚粉末破碎：将步骤1‑4所得团聚的粉末放入研钵中进行破碎过筛，过200目筛，选取筛下的粉末留作喷涂使用；步骤2：基体材料预处理:选取可降解铝合金作为基体材料，采用氧‑乙炔火焰喷枪对基体进行预热处理，预热温度400‑500℃，用线切割将可降解铝合金切成边长为20‑30mm的立方体，用砂纸打磨去除氧化皮使试样表面活化并粗化，对基体表面粗化的方法采用喷砂处理，喷砂磨粒为20目刚玉砂，喷涂距离100‑150mm，喷砂角度90°，压缩空气压力0.6‑0.8MPa，喷砂后从各个角度观察喷砂面，均无反射亮斑时，即为合格；步骤3：在步骤2处理后的基体材料表面喷涂Ni‑Al过渡层：过渡层材料选用镍包铝合金粉末，镍包铝粉Ni‑Al粒度50‑120μm，Al元素的含量为质量百分比10.24％，其余为Ni，首先用火焰喷枪对粗化的基体试样进行预热，预热温度为500‑600℃，时间6‑9分钟，预热后立即在试样表面喷涂Ni‑Al过渡层；步骤4：陶瓷涂层的制备：将步骤1‑5所得粉末作为喷涂材料，利用氧‑乙炔火焰喷涂预热处理后的基体制备陶瓷涂层，先对喷涂有过渡层的基体进行预热，预热温度400‑500℃，预热时间是4‑6min，试样预热后，立即进行喷涂，反应火焰热喷涂的参数为：喷涂角度60‑90°，喷涂距离为110‑160mm，O2压力0.8‑0.9MPa，C2H2压力0.11‑0.14MPa，移动速度60‑90mm·s‑1，送粉量1.0‑1.5kg·h‑1，火焰性质为中性火焰，试样喷涂完后，立刻将其放入400℃马弗炉中随炉冷却；步骤5：重熔处理：采用中性火焰对步骤4热喷涂后的陶瓷涂层进行重熔处理，处理时间为15s，火焰重熔的温度为：1000‑1200℃。