[发明专利]一种氧化铝强化高温防护涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温防护涂层制备技术，具体为一种氧化铝强化高温防护涂层，以及采用冷喷涂制备氧化铝强化高温防护涂层(TiAl₃复合防护涂层)的方法。

背景技术

冷喷涂是近年才发展起来的一门新兴表面处理技术，与传统的热喷涂不同，它是在低温状态下，通过高速粉末颗粒撞击基体时的塑性变形与冷焊所形成的涂层，特别适合对热和氧化敏感的粉末和基材涂层制备。参见文献：[1]A.Papyrin，Cold spray technology，Adv.Mater. Proc.，2001，160(3)，p 49-51；[2]T.Stoltenhoff，H.Kreye，H.Richter，An analysis of the cold spray process and its coatings，J.Therm.SprayTechno.，2002，11(4)，p 542-55；[3]M.F.Smith，Comparing cold spray with thermalspray coating technologies：in the cold spray materials deposition process 2007，V.K.Champagne，ed.，WP，Cambridge，England，2007，p 43-61。

同时，冷喷涂粉末成分可以随意调配，如在可塑性变形的金属粉末中添加氧化铝陶瓷粉末，可以大大加强金属涂层的性能。采用氧化铝陶瓷强化的Al涂层，喷涂到镁合金基体上，不但改善了基材的耐腐蚀性能，同时使涂层更加致密，增加了基体的耐磨损性能，参见文献：[4]Y.S.Tao，T.Y.Xiong，C.Sun，et al.Effect ofα-Al₂O₃ on the properties of cold sprayed Al/α-Al₂O₃ composite coatings on AZ91Dmagnesium alloy，Appl.Surf.Sci.，2009，In press。

TiAl₃是一种很好的高温防护涂层，采用冷喷涂能够将纯金属粉末喷涂到基材上形成这种涂层，效果良好。参见文献：[5]Kim，D.Park，I.Kim，H Kim，K Park，Effect of Aluminising on High Temperature Oxidation Resistance of TiAl Compounds.Mater.Sci.Technol.，14(1998)822.；[6]Z.D.Xiang，S.R.Rose，P.K.Datta，Packformatin and long term oxidation kinetics of TiAl₃ coating on r-TiAl，Mater.Sci.Technol.，2005，21，p 1111-1118；[7]L.Shen，L.Y.Kong，T.Y.Xiong，H.Du，T.F.Li，Preparation of TiAl-Al composite coating by cold spraying，Trans.Nonferrous Met.Soc.China，2009，19，879-882。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝颗粒强化TiAl₃高温防护层及其制备方法。该涂层成分为氧化铝-TiAl₃复合涂层，具有较好的抗高温氧化和环境脆化性能；制备方法采用冷喷涂法，操作简便，成分容易控制，形成涂层质量好。

本发明的技术方案是：

一种氧化铝颗粒强化TiAl₃高温防护涂层的制备方法，将氧化铝粉末、纯钛粉、铝粉按摩尔比(1～3)∶1∶(1～5)机械混合均匀后，用冷喷涂设备直接喷到基材上，随后经过热处理，制备出主要成分为氧化铝-TiAl₃的复合涂层。该涂层孔隙率低，与基材相容性好，结合力强，抗高温氧化性能良好。

所述涂层成分为氧化铝-TiAl₃中，氧化铝占18～70wt％，TiAl₃占30～82wt％，氧化铝均匀分布，TiAl₃成金属间化合物，涂层孔隙率为1～2％。

所述氧化铝(Al₂O₃)颗粒形状采用球形、长方形或无规则形状均可。