[发明专利]粉末烧结磷光粒子指示复合涂层

说明书

技术领域

本发明涉及磨损和腐蚀自敏发光检测技术，具体是粉末烧结铜基磷光粒子复合涂层及其制备方法。

背景技术

磨损、腐蚀是机械失效的主要形式，在采用声发射、光热辐射、超声振动和铁谱技术等检测磨损及腐蚀情况时，都需要先进的传感器、丰富的生产数据经验或模型，昂贵并费时。

发展一种利用荧(磷)光发光涂层进行磨损或腐蚀状态的在线监测方法，采用更简单有效的方法对磨损、腐蚀表面进行在线监测就至关重要。即将荧(磷)光发光粒子并入或作为耐磨损、耐腐蚀功能层下一种复合指示层，荧(磷)光粒子在正常光照下与基体材料无法区分，但在紫外光照射下发出持续的可见光，检查人员使用手持紫外线仪就可以定期检查磨损或腐蚀情况。

工业大型机械零部件多以超音速、等离子等表面工程技术制备涂层来实现零部件的表面防磨损、防腐蚀保护，但普通超音速、等离子和火焰喷涂热源是影响荧(磷)光粒子发光性能猝灭的关键因素，同时单独的无机盐荧(磷)光粒子涂层在金属基体上的结合力是相当微弱的，达不到工业涂层应用的要求。

发明内容

本发明为了解决含有荧(磷)光粒子的涂层发光性能猝灭的技术 问题，以达到更简单有效的对磨损、腐蚀表面进行在线监测。本发明是通过将磷光发光粒子并入的粉末烧结铜基功能指示涂层或者将磷光发光粒子并入涂层作为耐磨损、耐腐蚀功能层下指示层的烧结共生复合涂层，提供了一种磷光指示粒子并入或作为耐磨、蚀功能层下指示层的共生复合涂层的高效制备方法，实现耐磨损、耐腐蚀涂层磨损及腐蚀在线监测技术。

本发明的磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层具体的制备方法是：按体积定量盛取铝青铜基粉末，磷光粒子按铝青铜基粉末总体体积分数的15.0～40.0％配料，加入配料总体积分数为0.5～2.0％的液体石蜡作为成型剂，在三维涡流混料机中混合30～60分种，按涂层厚度要求配料并同保护零件基体一同装入石墨模具中，然后在真空感应烧结压机中加压(8.5～17.0MPa)烧结成零件基体上的磷光发光粒子并入的功能指示涂层。烧结温度范围为650～840℃，保温时间为6～12分钟。

磷光粒子选用SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺磷光粉(铕、镝激活铝酸锶)，粒度分布为(-150～+200)目。铝青铜基粉末，其化学成分(质量分数)为：Cu为78.00％，Al为13.00％，Mn为1.80％，Fe为4.00％，Co为1.50％，Ni为1.50％，Ce为0.20％。粒度分布为(-160～+260)目。

磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层材料可以根据实用工况的不同，扩展到Cu基、Al基和Ni基等具有良好烧结成型性能的耐磨蚀粉体材料。

磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层的有益效果为：磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层主要由高铝青铜烧结相、SrAl₂O₄的低温α相和高温β相共同组成，涂层的发射光谱是典型的Eu²⁺的4f5d→4f特征发射谱。涂层硬度为HV 382～400，涂层与基体界面处主要以机械结合为主，并存在部分微区焊合点，涂层 与基体抗拉结合强度为45～60Mpa。涂层与SUS 304不锈钢干摩擦摩擦系数为0.22，与相近国标牌号合金ZQAl9-4,ZQAl10-4-4粉末烧结涂层相比较，具有较高的承载能力和减摩性。在NaCl、H₂SO₄溶液中腐蚀速率都处在腐蚀四级标准中的优良级。

磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层技术的另一个潜在市场就是设备装配部件防伪，例如将厂商的部件按生产批次用磷光发光粒子并入的铜基粉末烧结功能指示涂层镶嵌标记，用紫外光照在这个部件的镶嵌标记位置上，就可确信部件的真实性。

本发明的磷光发光粒子并入涂层作为耐磨损、耐腐蚀功能层下指示层的共生复合烧结涂层，首先在零件本体表面压制烧结一层磷光粒子并入的涂层作为指示层，然后再在指示层表面压制烧结一层纯功能材料涂层，功能层在工作监测过程中紫外照射无发光，若间断监测中出现发光现象，则说明功能涂层已被磨损或腐蚀。