[发明专利]一种制备Ti/BNNSs复合涂层的方法及应用

权利要求书

1.一种制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将六方氮化硼h-BN进行高能球磨与超声分散，制备出氮化硼纳米片BNNSs；

步骤二：将BNNSs与原始Ti粉通过球磨制备出Ti/BNNSs复合粉末；

步骤三：将Ti/BNNSs复合粉末通过冷喷涂的方式喷涂到工件上，得到Ti/BNNSs复合涂层；

步骤四：使用放电等离子烧结SPS方式对Ti/BNNSs复合涂层进行后处理，使得Ti/BNNSs复合涂层中的钛和二维BNNSs发生原位反应生成零维TiB₂纳米颗粒与一维TiB纳米线。

2.根据权利要求1所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，在步骤二中，通过设置球磨机的转速、时间和球料比对混合粉末进行研磨，实现复合粉末粒径的调控和BNNSs的均匀分散，得到Ti/BNNSs复合粉末。

3.根据权利要求1所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，步骤一中，将h-BN粉末在球磨罐中配比，每个球磨罐中放置100ml酒精与10g h-BN，球料比20:1，大中小研磨球的重量比例分别为5:3:2，研磨球的直径分别为15mm，10mm，5mm；向球磨罐内通Ar气并密封，球磨转速设置为350 r/min，球磨总时间设置为80 min，单次运行时间设置为2min，单次停顿时间设置为2 min；球磨结束后，将球磨液取出进行超声分散，时间为2 h；超声结束后取上层清液，放入真空干燥箱内抽真空进行干燥，干燥后的粉末即为BNNSs。

4.根据权利要求1所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，步骤二中，将制备的BNNSs与原始Ti粉在球磨罐内进行混合，Ti粉的平均粒径为29μm，BNNSs的体积比例为0.1%，球料比20:1；向球磨罐内通Ar气并密封，球磨转速设置为50 r/min，球磨总时间设置为2 h，单次运行时间设置为2 min，单次停顿时间设置为2 min，最终制备得到Ti/BNNSs复合粉末。

5.根据权利要求1至4任一项所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，在步骤三中，将冷喷涂腔室预先抽真空，将Ti/BNNSs复合粉末送入冷喷涂气体，以压缩氮气作为工作气体，带动粉末碰撞放置于冷喷涂腔室中的基体上，将喷涂粉末原料沉积于工作零件上，形成Ti/BNNSs复合涂层。

6.根据权利要求1至4任一项所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，在步骤三中，采用SPS对冷喷涂的复合涂层进行热处理；利用烧结装置产生的脉冲电流与压制压力去除涂层内部的残余应力，同时Ti与BNNSs发生原位反应生成TiB纳米线与TiB₂纳米颗粒，提高复合涂层的力学性能。

7.根据权利要求1至4任一项所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，在步骤三中，对Ti/BNNSs复合粉末进行团聚与筛分，采用平均粒径为40-75μm作为冷喷涂的粉末；采用纯度为99.9%的N₂作为推进气体，通过气体加热装置调整气体温度为300~800℃，气体压力为1.5-3MPa，送粉速度为20g/min，喷嘴与工件表面的距离为40-50mm，喷嘴与工件表面之间的相对线速度为33-300mm/s，单层喷涂厚度为15-20μm，涂层总厚度为3mm，最终在零件表面形成冷喷涂Ti/BNNSs复合涂层。

8.根据权利要求1至4任一项所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法，其特征在于，在步骤四中，对冷喷涂后的复合涂层进行SPS，温度设置为850 ℃，保温时间设置为5min，升温速率设置为50 ℃/min，降温速率设置为50℃/min。

9.根据权利要求1至4任一项所述的制备Ti/BNNSs复合涂层的工艺方法的应用，其特征在于，该工艺方法通过冷喷涂和放电等离子烧结得到的复合涂层中含有零维TiB2纳米颗粒与一维TiB纳米线，该工艺方法用于再制造和3D打印。