[发明专利]微复合Fe-Al/Al2O3陶瓷涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷涂层及制备方法，尤其是一种微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层及其制备 方法。

背景技术

Fe-Al金属间化合物以其半陶瓷特性及其与Al₂O₃陶瓷材料良好的适配性，用作Al₂O₃陶瓷 涂层的过渡层和复合相，可明显改善涂层的结合状态、提高其结合强度。目前国内外关于Fe-Al 金属间化合物涂层的报道中，张景德等，Fe₃Al-Al₂O₃陶瓷梯度涂层性能研究，材料工程，2003 年第4期；Thierry Grosdidier，NANOCRYSTALLINE Fe-40Al COATING PROCES SED BY THERMAL SPRAYING OF MILLED POWDER，Scripta mater.44(2001)387-393；用机械合金 化经数十小时的机械球磨制取FeAl粉体后，采用预先制备出的Fe-Al金属间化合物(主要是 Fe3Al、FeAl)粉体，或与市售Al₂O₃粉体混合配制成混合粉体，采用热喷涂方法制备涂层。徐 滨士等.高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层，中国有色金属学报，V01.14 S1，2004： 254-258；采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术，由Fe、Al混合粉体制备Fe-Al金属间化合物 涂层；王灿明等.高温扩散法制备铁铝金属间化合物涂层，材料保护，2003年第3期：35-37； Shigeaki Kobayashi，Control of intermetallic compound layers at interface between steel and aluminum by diffusion-treatment，Materials Science and Engineering A338(2002)44-53；则利用 高温扩散法获得Fe-Al金属间化合物，这些方法制备出的涂层中Fe-Al金属间化合物和Al₂O₃陶瓷相之间是一种混合状态，不能形成实际意义上的复合材料，界面多为机械钳合，结合强 度低。

也有专利“Fe-Al金属间化合物/Al₂O₃陶瓷复合涂层及其制备方法”(申请号： 200810047352)，介绍一种Fe-Al金属间化合物与Al₂O₃陶瓷复合涂层及其制备方法，是先采 用热喷涂方法在钢基材料表面获得铝涂层，再经过热处理后，在铝涂层和基材表面间界面上 及铝层内反应形成FeAl₂和FeAl相，最后再经过微弧氧化处理，在Al涂层表面获得Al₂O₃陶 瓷膜层。这种涂层虽然可以获得相对较高的强度，但工艺十分繁杂，制备成本高；而且获得 的Al₂O₃陶瓷膜层厚度很小，还很容易在涂层中间残留铝层，不利于涂层性能和寿命的提高； 中间的热处理过程需在真空条件下才能避免加热过程中基材被氧化的问题，致使制品的大小 受到限制，技术的应用具有极大的局限性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、成本低，界面结 合牢固，强度高，使用寿命长的微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种微复合Fe-Al/Al₂O₃陶瓷涂层，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％。