[发明专利]一种梯度复合耐磨耐蚀涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度复合耐磨耐蚀涂层的制备方法。本发明通过等离子喷涂技术，将Mo、Ta、Al三种金属粉末机械合金化后，在氩气和氢气作用下进行喷涂，来实现耐磨涂层的制备。本发明所制备的耐磨涂层，具有高硬度、耐腐蚀、耐磨损、可承受一定的高温条件等优异的综合性能，可大幅提高机械部件使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种梯度复合耐磨耐蚀涂层的制备方法，属于热喷涂技术、表面技术及航空、航海、工业等领域。

背景技术

随着的社会科技发展以及航空、航海、工业对机械运行环境要求愈发极端，机械运动部件面临着严重的摩擦磨损问题，因此需要高性能的耐磨耐蚀涂层提供保障。另一方面，目前各行各业机械正朝着长寿命、高稳定的方向发展，对设备涂层的性能要求日益提高。而目前所采用的涂层材料和技术都是上世纪70、80年代发展起来的，在可靠性、长寿命、超低摩擦等方面已经不能满足使用要求。

例如，目前大部分发动机运行5年以上就会出现明显的部件磨损，极大的降低了整体性能，随着当今社会汽车的普及和全球范围的节能减排，对机械的可靠性和使用寿命提出了更高的要求。不仅仅是交通运输，航空、航天、核能等高尖端技术迫切要求使用耐高温、耐磨、低摩擦的涂层以保护金属零部件的表面，增加航天等领域关键零部件的工作效率、输出功率和使用寿命。

等离子喷涂作为成熟且应用广泛的喷涂技术有着极佳的潜力及市场，其高速的离子流以及保护气的作用下，可以使涂层具有较好的组织和性能。

钼是具有重要战略意义的稀有难熔金属，其熔点高、强度大、硬度高、耐磨性和导热导电性好，此外，钼膨胀系数小、具有良好的耐蚀性能，因而广泛应用于冶金、机械、石油、化工、航空航天、电子、核工业等诸多领域。

钽具有高密度、高熔点、耐蚀、优异的高温强度、良好的加工性、可焊性及低的塑／脆转变温度等优点，其优异的动态力学性能及经氧化处理后表面形成致密、稳定、高介电常数的无定形氧化膜等特点而被广泛应用于电子、化工、航空航天等领域。

铝是一种银白色轻金属，具有延展性，在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜，且铝元素的加入可以增强涂层结合性能。

发明内容

本发明主要是针对目前迫切需要的高硬度、耐磨和耐蚀金属涂层的需求提供一种梯度复合耐磨耐蚀涂层的制备方法。

本发明所述的涂层具体包括金属钼、金属钽、金属铝，其中钼的质量百分比含量40%~70%，其余为成分为钽、铝及其少量的氧化物，涂层总厚度控制在0.15-0.8mm之间。

一种梯度复合耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于具体步骤为：

1）称取质量百分比分别为40%~70%Mo粉、20%~40%Ta粉、10%~20%Al粉进行机械球磨制得MoTaAl混合粉末；

2）对基材表面除锈至表面光洁，之后浸入丙酮进行超声波处理10-40min进行去油污，然后对基材表面进行喷砂处理至喷涂部位全部均匀无反光，喷砂选用24#棕刚玉，喷砂压力为0.2-0.4MPa；

3）采用等离子喷涂设备对基材表面喷涂Mo过渡层，喷涂过程中氩气为主要保护气，氢气作为防氧化气；

4）在过渡层上采用大气等离子喷涂MoTaAl混合粉末，得到MoTaAl梯度复合耐磨耐蚀涂层。

所述球磨的方式为惰性气体氛围球磨或在无保护气体环境中保持温度在400℃以下球磨，球磨时间为5~30min，球磨至粉末粒径为30-55μm。

所述基材为Fe、Ni、Al或45号钢。

所述过渡层的厚度为0.05~0.2mm；所述梯度复合耐磨耐蚀涂层的厚度为0.1-0.6mm。