[发明专利]一种层片状和柱状复合结构的耐蚀耐磨涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种层片状和柱状复合结构的耐蚀耐磨涂层及制备方法，它是在预处理的基体表面通过低压等离子喷涂方法喷涂合金粉获得合金层，之后利用等离子喷涂之后的预热在合金合金层表面再通过等离子熔射技术熔射合金粉和陶瓷粉混合粉获得柱状结构的复合熔覆层，循环往复，直到获得沿厚度方向性能连续变化的多层的层、柱交替梯度结构。本发明不但提高涂层与基体结合力和耐蚀、耐磨性；也可以获得沿厚度方向性能连续变化的多层的层、柱交替梯度结构，提高涂层材料的抗冲击性能。

技术领域

本发明涉及一种耐磨、耐蚀涂层材料结构及制备技术，属于金属材料表面处理领域。具体来讲就是公开了一种利用等离子喷涂加等离子熔射复合的方法，高效率地获得具有层片状和柱状复合结构的涂层材料以及方法，在保障表面耐腐蚀性能的同时，提高耐磨性能，也可以获得沿厚度方向性能连续变化的多层梯度结构，提高抗冲击涂层材料的抗冲击性能。

背景技术

在我国的海工机械、煤化工、石油行业的各类闸阀，矿山、水泥行业的各种沙泵、渣浆泵、水轮机、输送管道等，工作在复杂、严苛的磨损、腐蚀环境下，因为工件表面的防护涂层材料以及性能不合乎要求，而大大缩短了使用寿命，既带来安全隐患，也成为消耗最大的易损件。目前常用的提高表面性能的方法主要有：激光和等离子熔覆、堆焊、双金属复合熔铸或镶铸、喷涂等，皆可以在不同的金属材料基材上制备不同的涂层，提高耐磨或者耐蚀性能。

中国专利申请号：201711298879.2，提供一种曲折柱状结构的热障涂层陶瓷层及其制备方法，采用等离子喷涂气相沉积技术，送入热障涂层陶瓷层粉末后，粉末蒸发形成气相。通过喷涂过程中基体沉积表面和等离子射流之间角度的多次变换，调节陶瓷层柱状结构的沉积生长方向，获得具有与基体表面法线方向呈一定角度的曲折柱状结构热障涂层陶瓷层，该发明制备的曲折柱状结构热障涂层陶瓷层能大幅度提高隔热性能和抗高温腐蚀能力。

中国专利申请号：201110280844.2，公开了一种纳米/类柱状晶混合结构热障涂层及其制备方法，包括粉末选择及预处理步骤、基体预处理步骤、制备金属粘结层步骤、制备6-8％YSZ陶瓷层步骤。该发明所公开的涂层具有高应变容限、优异隔热性能、高结合强度、高热循环寿命及热冲击寿命，使热障涂层具有更好的综合性能。

中国专利申请号：200480035764.9公布了一种层状结构的气相沉积覆层，这种层状结构覆盖的基材用于高剪切和/或高冲击领域。

中国专利申请号：201810214053.1公布了具有结构梯度的热障涂层及其制备方法，该热障涂层从下至上依次设置的基体、粘结层和陶瓷面层，其中，该陶瓷面层的微观结构呈梯度变化，由从下至上依次设置准柱状结构陶瓷底层、层状和柱状混合结构陶瓷过渡层和致密层状结构陶瓷顶层。通过超低压等离子多相沉积方法可实现该热障涂层的一次性连续制备。制备的热障涂层具有高隔热、长寿命、更强抗腐蚀和抗冲刷等性能优点。

采用以上不同的涂层设计和制备方法，可以提高工件的使用寿命。但迄今为止，针对超厚、强冶金结合的耐磨、耐蚀涂层以及制备方法，还尚未见到国内外报道。因此，迫切需要开发满足耐磨、耐蚀、抗冲击性能要求，涂层是与基体呈冶金结合的超厚涂层，且性能是沿厚度方向梯度变化的涂层材料以及高效率的制备方法，满足不同行业对耐磨蚀材料以及涂层的需求。

发明内容