[发明专利]微复合Fe-Al/Al2O3陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层，其特征在于，以Fe/Al包覆粉体和Fe₂O₃/Al包覆 粉体为原料，用热喷涂方法在基材表面涂覆Fe-Al金属间化合物/Al₂O₃复合陶瓷层，涂层颗粒 为Fe-Al金属间化合物和Al₂O₃的微复合体；

所述Fe/Al包覆粉体中Al含量为14wt％～49wt％；

所述Fe₂O₃/Al包覆粉体中Al含量为32wt％～40wt％。

2.一种微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).在Al粉颗粒表面上镀覆Fe的包覆层制备Fe/Al包覆粉体；

2).将步骤1)所制得的Fe/Al包覆粉体在大气气氛中加热至400～550℃，使颗粒表面的 Fe氧化转化为Fe₂O₃，获得Fe₂O₃/Al包覆粉体；

3).将步骤2)中制备的Fe₂O₃/Al包覆粉体通过送粉器送入热喷涂焰流，并通过热喷涂 焰流将包覆粉体喷涂于钢基材料表面上，即可获得微观复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层。

3.根据权利要求2所述的微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步 骤3)中Fe₂O₃/Al包覆粉体通过送粉器送入热喷涂焰流后，经热喷涂焰流将Fe₂O₃/Al包覆粉 体喷涂到钢基材料表面上，Fe₂O₃/Al包覆粉体颗粒经加热熔融、Fe₂O₃与Al发生化学反应并 放出热量，反应生成Fe-Al金属间化合物和Al₂O₃沉积在钢基材料表面上，即可获得微观复合 Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层；微观复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层厚度0.01mm～2mm，与钢基材料基体 的平均结合强度42～95MPa。

4.一种微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).在Al粉颗粒表面上镀覆Fe的包覆层制备Fe/Al包覆粉体；

2).将步骤1)所制得的Fe/Al包覆粉体在大气气氛中加热至400～550℃，使颗粒表面的 Fe氧化转化为Fe₂O₃，获得Fe₂O₃/Al包覆粉体；

3).将步骤1)中制备的Fe/Al包覆粉体、步骤2)中制备的Fe₂O₃/Al包覆粉体以及Al₂O₃粉体通过送粉器送入热喷涂焰流，并通过热喷涂焰流将包覆粉体喷涂于钢基材料表面上，即 可获得微观复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层。

5.根据权利要求4所述的微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步 骤3)中将Fe/Al包覆粉体、Fe₂O₃/Al包覆粉体及Al₂O₃粉体通过不同的送粉器分别送入热喷 涂焰流，先送入Fe/Al包覆粉体在钢基材料表面沉积一层0.01～1mm厚的Fe-Al金属间化合 物作为底层；逐渐减少Fe/Al包覆粉体的送入量w1直至为零，同时送入Fe₂O₃/Al包覆粉体 由零逐渐增大其送入量w2，当w1变为零时w2达到最大值，以Fe₂O₃/Al包覆粉体为涂层原 材料，喷涂过程中反应生成Fe-Al金属间化合物和Al₂O₃陶瓷微复合体；再逐渐减少w2，同 时送入Al₂O₃粉由零逐渐增大其送入量w3，当w2变为零时w3达到最大值；由Fe₂O₃/Al包 覆粉体反应生成Fe-Al金属间化合物和Al₂O₃的微复合体沉积于底层上形成Fe-Al/Al₂O₃复合 陶瓷涂层，由此实现涂层成分沿厚度方向的连续变化，即可获得微观复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷梯 度涂层；复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷梯度涂层厚度0.05～2mm，与钢基材料基体的平均结合强度 42～95MPa。