金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法
【专利摘要】本发明金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，涉及对金属材料的镀覆，将粒度范围在1微米～10微米之间的铝粉10～80%和粒度范围在0.001微米～0.1微米或粒度范围在0.1微米～10微米之间的氧化钛粉20～90%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉∶粘结剂=100:0.2～1.2的粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，采用热喷涂的方法，将上述铝/氧化钛复合粉喷涂在金属或合金工件表面的合金底层表面，形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层，克服了现有技术方法中原料成本高，原料纳米粉不容易均匀混合，造粉工艺复杂，涂层成分不均匀、晶粒粗大、致密度和性能不高的缺点。
【专利说明】金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明的技术方案涉及对金属材料的镀覆，具体地说是金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002]无机材料涂层是用作为耐磨、耐蚀和耐高温涂层的首选材料。其中，金属氧化物基无机材料涂层是应用最广泛的一大类涂层材料，比如氧化铝基、氧化钛基、氧化锆基或氧化硅基无机材料涂层被广泛作为涂层材料用来提高整体材料的表面性能。然而，由于金属氧化物陶瓷材料普遍具有韧性低和抗热震性差的缺点而大大限制了其使用范围。另外，作为涂层材料使用，氧化物陶瓷涂层与基体材料间不易形成较高的结合强度，而且氧化物陶瓷涂层本身也很难达到高的致密性。为了弥补金属氧化物陶瓷材料作为涂层材料使用中的上述缺陷，研究人员根据材料学和摩擦学原理，陶瓷材料的耐磨性不仅与材料的硬度有关，更取决于材料的韧性，而晶粒细化无疑会增加强度和韧性从而提高陶瓷材料的耐磨性。鉴于纳米材料具有十分优越的强度、硬度和高温塑性，还有优异的耐磨和抗蚀性能，为此，目前金属氧化物陶瓷纳米涂层的制备方法成为新的研发的方向。
[0003]CN102787933A公开了一种具有纳米合金涂层的气缸，此发明涉及汽车发动机用气缸表面热嗔涂纳米涂层的制备技术，该涂层由纳米级的铁、镇、招、络、招或其它金属材料中的一种或几种构成，或者由在纳米级金属材料中掺入纳米级的氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化镁、碳化硅、碳化钨、碳化铬或其它陶瓷材料中的一种或几种构成。此发明中所用原料均为纳米级粉料，原料成本高；两种或多种原料纳米粉不容易均匀混合，会导致涂层成分不均匀；将两种或多种原料纳米粉混合制备成可用于热喷涂的复合粉的过程中造粉工艺复杂、成本高；在喷涂过程 中原料纳米粉的晶粒容易长大，会导致涂层中晶粒尺寸较大，从而涂层性能不高。此外，此专利中在纳米级金属材料中掺入纳米级的氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆、氧化镁、碳化硅、碳化钨、碳化铬或其它陶瓷材料中的一种或几种，所制备出的涂层材料是以金属相为基体、陶瓷相为第二相的金属基复合材料涂层，在喷涂形成涂层过程中陶瓷相与金属基体相之间的界面结合不容易控制，会导致涂层中各相界面结合强度不高，从而造成涂层性能不高的缺点。CN101838136A披露了一种氧化铝.氧化钛复合陶瓷粉末的制备方法，其最终目的在于采用热喷涂技术将制备出的氧化铝.氧化钛复合陶瓷粉末进一步喷涂到金属表面，从而制备出氧化铝?氧化钛复合陶瓷涂层，具体工艺包括将氧化铝和氧化钛原料粉混粉、配制浆料、喷雾干燥、烧结热处理和等离子处理工序，工艺复杂，成本很高，此外由于金属氧化物熔点相对较高，采用金属氧化物原料直接喷涂所得涂层致密度不高。CN1740395A报道了一种陶瓷-金属间化合物复合涂层及其制备工艺，以Fe、Al、Ti02和B2O3四种原料粉间的反应为基础制备陶瓷-金属间化合物复合涂层，此发明中由于所用原料之一是B2O3，其在空气中能强烈地吸水或与水反应生成硼酸，为此在其造复合粉过程中采用酒精为介质，这造成了工艺复杂，此外所用反应物原料种类过多，尤其是B2O3的存在使得原料间的反应极不充分，因此导致涂层的致密度低、硬度低至HV680-860，另外由于此发明中采用的原料尺寸较大，导致所得涂层的晶粒粗大，这也是涂层的硬度低原因之一。
[0004]综合以上现有技术可以看出，目前采用纳米级原料制备亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层，尤其是氧化铝/氧化钛基涂层的方法有如下缺点:1)金属氧化物纳米粉原料价格较高，是同成分微米粉价格的5~10倍以上；2)两种或多种原料纳米粉不容易均匀混合，导致涂层成分不均匀；3)将纳米级原料粉混合制备成可用于热喷涂的复合粉的过程通常包括球磨混粉、配制浆料、喷雾干燥、烧结热处理和等离子处理等工序，造粉工艺复杂和成本高；4)在喷涂过程中原料纳米粉的晶粒容易长大，使得涂层中晶粒尺寸较大，从而涂层性能提高有限；5)由于金属氧化物熔点相对较高，采用金属氧化物原料直接喷涂所得涂层致密度不高和性能不高 。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，是一种亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，克服了现有技术完全采用纳米级原料制备亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层方法中原料成本高、两种或多种原料纳米粉不容易均匀混合、造粉工艺复杂、涂层成分不均匀、涂层晶粒粗大、涂层致密度不高和性能不高的缺点。
[0006]本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，是一种亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，步骤是:
[0007]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0008]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉10~80%和粒度范围在0.001微米~
0.1微米或粒度范围在0.1微米~10微米之间的氧化钛粉20~90%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:0.2~1.2的粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0009]第二步，对所需涂层的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层
[0010]先对所需涂层的金属或合金工件表面进行喷丸处理，再在喷丸处理后的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层；
[0011]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0012]采用热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的金属或合金工件表面的合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0013]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述粘结剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
[0014]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述金属工件为45钢工件、Q195钢工件、Q235钢工件、Q235-B钢工件、Q275钢工件、Q325-C钢工件或不锈钢工件。
[0015]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述合金工件为铝合金工件、铜合金工件、镁合金工件、钛合金工件、镍基高温合金工件、镍铬合金工件、蒙乃尔合金工件、钛铝金属间化合物合金工件、铁铝金属间化合物合金工件或镍铝金属间化合物合金工件。
[0016]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述喷涂的一层合金底层为N1-Al合金底层、NiCr-Al合金底层、Fe-Al合金底层、NiCrAH合金底层、CoCrAH合金底层或NiCrBSi合金底层。
[0017]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述在喷丸处理后的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层所采用的工艺参数是:送粉气流量为0.2~0.6m3/h,电弧功率为20~40KW，喷枪距离为80~150mm。
[0018]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述采用热喷涂的方法的工艺参数是:送粉气流量为0.2~0.6m3/h,电弧功率为20~40KW，喷枪距离为80~150mm。
[0019]上述金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，所述的原料均从商购获得，所述的喷丸处理工艺、喷涂一层合金底层工艺和热喷涂关于均是本领域现有的熟知的工艺。
[0020]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明突出的实质性特点是:由于铝和氧化钛在热喷涂火焰或焰流的高温条件下可以发生反应，并且放出大量热量，此热量与热喷涂火焰或焰流的热量叠加作用，可以使铝和氧化钛及它们的反应产物熔化更充分，从而使得呈液态的高温熔体在高速射流的作用下沉积在合金底层表面后形成涂层的致密度很高。由于铝和氧化钛在喷涂过程中可以反应生成氧化铝、氧化铝钛和钛铝金属间化合物硬质相，从而可以明显提高涂层的硬度。由于铝/氧化钛复合粉反应、熔融、沉积及凝固过程在小于I秒钟的极短时间内完成，过冷度极大，使得铝/氧化钛复合粉熔体凝固过程中形核率极大且晶核来不及生长，从而可以原位合成出晶粒尺寸在亚微米/纳米级的物相。晶粒的细化可以提高该涂层材料的强度和韧性，从而提高该涂层材料的耐磨抗蚀性和抗热震性。因此，本发明采用粒度范围在I微米~10微米之间的微米级铝粉和粒度在0.001微米~10微米之间的微米级、亚微米或纳米级的氧化钛粉为原料反应合成的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层具有高的致密度、硬度、韧性、耐磨抗蚀性和抗热震性。
[0021]与现有技术相比，本发明的显著进步在于:
[0022](I)克服了完全采用纳米级原料制备亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层方法中原料成本高、两种或多种原料纳米粉不容易均匀混合、造粉工艺复杂、涂层成分不均匀、涂层晶粒粗大、涂层致密度不高、性能不高的缺点。
[0023](2)制得的金属氧化物基无机复合材料涂层具有高的致密度、硬度、韧性、耐磨抗蚀性和抗热震性。
[0024](3)本发明方法原料粉资源丰富并价格低廉，制备方法简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0026]图1为实施例1中所得到的铝/氧化钛复合粉的XRD图谱。
[0027]图2为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的XRD图谱。
[0028]图3为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的放大300倍的SEM图。
[0029]图4为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的放大10000倍的SEM 图。
[0030]图5为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的--Μ图。
[0031]图6为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的硬度数据与现有技术的纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层以及商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度数据对比图。
[0032]图7为实施例1中所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图。 [0033]图8为现有技术的纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图。
[0034]图9为目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图。
[0035]图10为实施例1所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层与现有技术的纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层及目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的磨损失重对比图。
【具体实施方式】
[0036]实施例1
[0037]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0038]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉31%和粒度在0.001微米~0.1微米之间的氧化钛粉69%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:0.8的聚乙烯醇粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0039]第二步，对所需涂层的45钢工件表面喷涂一层N1-Al合金底层
[0040]先对所需涂层的45钢工件表面进行喷丸处理，再采用工艺参数为送粉气流量为
0.4m3/h,电弧功率为28KW，喷枪距离为IOOmm的喷涂方法在喷丸处理后的45钢工件表面喷涂一层合金底层；
[0041]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0042]采用工艺参数为送粉气流量为0.4m3/h,电弧功率为30KW，喷枪距离为120mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的45钢工件表面的N1-Al合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0043]图1中，“9”表示铝，“ Δ ”表示二氧化钛。由该图的XRD图谱可以看出，铝/氧化
钛复合粉由铝和二氧化钛相组成。
[0044]图2中，“?”表示氧化铝，“▼”表示一氧化钛，“?”表示氧化铝钛，“□”表示钛铝
金属间化合物，“▽”表示五氧化三钛，“▲”表示二氧化钛。由XRD图谱可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层主要是由氧化铝、一氧化钛和钛招金属间化合物相构成。
[0045]由图1和图2综合分析可知，以铝/氧化钛复合粉为原料，采用热喷涂方法可以在45钢表面成功制备出金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0046]图3为本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的放大300倍的SEM图,从该图中可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层致密度高，并与基体结合良好。
[0047]图4为本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的放大10000倍的SEM图。从高倍放大SEM图中可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层由大量的亚微米和纳米尺寸的晶粒组成。
[0048]图5为本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的TEM图。从该图中可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层由大量的纳米尺寸晶粒组成。
[0049]由图1、图2、图3、图4和图5综合分析可知，以铝/氧化钛复合粉为原料，采用等离子喷涂方法可以在45钢表面成功制备出亚 微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0050]图6为本实施例所制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的硬度数据与现有技术采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的亚微米/纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度数据对比图，此外图中还有目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度数据。其中N-ATO表示本实施例所制得的金属氧化物基无机复合材料涂层的硬度数据，N-AT13表示现有技术采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度数据，C-AT13表示目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度数据。从图中可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层(即Ν-ΑΤ0)的显微硬度为HVa i 1064± 162，而采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的亚微米/纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层(即N-AT13)的硬度为HVa ilOeOi 130，微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层(即C-AT13)的硬度为HVai907±105。可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的硬度与采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的亚微米/纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度相当，而高于目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的硬度。
[0051]图7为本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图，图8为现有技术采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的亚微米/纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图，图9为目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的放大2000倍的压痕形貌图。涂层的压痕形貌对比可以反映出涂层韧性的优劣。对比以上三种涂层的压痕形貌可以看出，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的压痕形状比较规则，压面平整，并且在压痕面上观察不到明显的裂纹和涂层破碎的情况，只在压痕外边缘看到轻微的翘曲，如图7所示。而纳米结构氧化铝-氧化钛涂层在压痕周围产生了一些裂纹，同时边缘存在少量破碎现象，如图8所示。微米氧化铝-氧化钛涂层在压痕周围产生了一些较明显的裂纹，同时边缘存在明显破碎现象，如图9所示。三种涂层压痕形貌对比表明，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的韧性优于采用现有技术制备的纳米氧化铝-氧化钛涂层，且明显优于目前商用的微米氧化铝-氧化钛涂层。
[0052]图10为本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层与现有技术采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的亚微米/纳米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层和目前商用的微米结构氧化铝-氧化钛复合材料涂层的磨损失重对比图。图中样品序号1、2、3分别表示在100N载荷滑动磨损条件下，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层、采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的氧化铝-氧化钛涂层和微米结构氧化铝-氧化钛涂层的磨损失重量。图中样品序号4、5、6分别表示在200N载荷滑动磨损条件下，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层、采用纳米级氧化铝和氧化钛原料制备的氧化铝-氧化钛涂层和微米结构氧化铝-氧化钛涂层的磨损失重量。从图10中可以看出，在100N、200N的载荷滑动磨损条件下，本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的磨损失重均小于微米氧化铝-氧化钛涂层和纳米氧化铝-氧化钛涂层，说明本实施例制得的亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层耐磨性较好。
[0053]实施例2
[0054]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0055]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉10%和粒度在0.001微米~0.1微米之间的氧化钛粉90%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:0.2的甲基纤维素粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0056]第二步，对所需涂层的Q235钢工件表面喷涂一层Fe-Al合金底层
[0057]先对所需涂层的Q235钢工件表面进行喷丸处理，再采用工艺参数为送粉气流量为0.2m3/h,电弧功率为20KW，喷枪距离为80mm的喷涂方法在喷丸处理后的Q235钢工件表面喷涂一层Fe-Al合金底层；
[0058]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0059]采用工艺参数为送粉气流量为0.2m3/h,电弧功率为20KW，喷枪距离为80mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的Q235钢工件表面的Fe-Al合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0060]实施例3
[0061]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0062]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉31%和粒度在0.1微米~10微米之间的氧化钛粉69%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:0.4的聚乙烯醇粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0063]第二步，对所需涂层的Q275钢工件表面喷涂一层NiCr-Al合金底层
[0064]先对所需涂层的Q275钢工件表面进行喷丸处理，再采用工艺参数为送粉气流量为0.6m3/h,电弧功率为40KW，喷枪距离为150mm的喷涂方法在喷丸处理后的Q275钢工件表面喷涂一层NiCr-Al合金底层；
[0065]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0066]采用工艺参数为送粉气流量为0.6m3/h,电弧功率为40KW，喷枪距离为150mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的Q275钢工件表面的N1-Al合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0067]实施例4
[0068]除所需涂层的钢工件为Q195钢工件之外，其他均同实施例1。
[0069]实施例5
[0070]除所需涂层的钢工件为Q235-B钢工件之外，其他均同实施例2。
[0071]实施例6
[0072]除所需涂层的钢工件为Q325-C钢工件之外，其他均同实施例3。[0073]实施例7
[0074]除所需涂层的钢工件为不锈钢工件之外，其他均同实施例1。
[0075]实施例8
[0076]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0077]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉80%和粒度在0.001微米~0.1微米之间的氧化钛粉20%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:1.2的聚乙烯醇粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0078]第二步，对所需涂层的钛合金工件表面喷涂一层NiCrAH合金底层
[0079]先对所需涂层的钛合金工件表面进行喷丸处理，再采用工艺参数为送粉气流量为
0.3m3/h,电弧功率为25KW，喷枪距离为90mm的喷涂方法在喷丸处理后的钛合金工件表面喷涂一层NiCrAH合金底层；
[0080]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0081]采用工艺参数为送粉气流量为0.3m3/h,电弧功率为25KW，喷枪距离为90mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的钛合金工件表面的NiCrAH合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0082]实施例9
[0083]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0084]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉10%和粒度在0.1微米~10微米之间的氧化钛粉90%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:0.6的甲基纤维素粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0085]第二步，对所需涂层的铝合金工件表面喷涂一层NiCrBSi合金底层
[0086]先对所需涂层的铝合金工件表面进行喷丸处理，再采用工艺参数为送粉气流量为
0.5m3/h,电弧功率为35KW，喷枪距离为130mm的喷涂方法在喷丸处理后的铝合金工件表面喷涂一层NiCrBSi合金底层；
[0087]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0088]采用工艺参数为 送粉气流量为0.5m3/h,电弧功率为35KW，喷枪距离为130mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的铝合金工件表面的NiCrBSi合金底层的表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0089]实施例10
[0090]除所需涂层的合金工件为铜合金工件之外，其他均同实施例8。
[0091]实施例11
[0092]除所需涂层的合金工件为镁合金工件之外，其他均同实施例9。
[0093]实施例12
[0094]除所需涂层的合金工件为镍基高温合金工件之外，其他均同实施例8。
[0095]实施例13
[0096]除所需涂层的合金工件为镍铬合金工件之外，其他均同实施例9。
[0097]实施例14[0098]除所需涂层的合金工件为蒙乃尔合金工件之外，其他均同实施例8。
[0099]实施例15
[0100]第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉
[0101]将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉80%和粒度在0.1微米~10微米之间的氧化钛粉20%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100:1.0的聚乙烯醇粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比；
[0102]第二步，对所需涂层的钛铝金属间化合物合金工件表面喷涂一层CoCrAH合金底
层
[0103]先对所需涂层的钛铝金属间化合物合金工件表面进行喷丸处理，再工艺参数为送粉气流量为0.6m3/h,电弧功率为40KW，喷枪距离为150mm的喷涂方法在喷丸处理后的钛铝金属间化合物合金工件表面喷涂一层CoCrAH合金底层；
[0104]第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备
[0105]采用工艺参数为送粉气流量为0.6m3/h,电弧功率为40KW，喷枪距离为150mm的热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中得到的钛铝金属间化合物合金工件表面的 CoCrA:LY合金底层的表面,从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
[0106]实施例16
[0107]除所需涂层的合金工件为铁铝金属间化合物合金工件之外，其他均同实施例15。
[0108]实施例17
[0109]除所需涂层的合金工件为镍铝金属间化合物合金工件之外，其他均同实施例15。
[0110]上述实施例中所述的原料均从商购获得，所述的喷丸处理工艺、喷涂一层合金底层工艺和热喷涂关于均是本领域现有的熟知的工艺。
【权利要求】
1.金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:是一种亚微米/纳米结构金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，步骤是: 第一步，制备用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉 将粒度范围在I微米~10微米之间的铝粉10~80%和粒度范围在0.001微米~0.1微米或粒度范围在0.1微米~10微米之间的氧化钛粉20~90%均匀混合成料粉，再均匀混合入重量比是料粉:粘结剂=100: 0.2~1.2的粘结剂，由此配制成用于热喷涂的铝/氧化钛复合粉，上述百分比为重量百分比； 第二步，对所需涂层的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层 先对所需涂层的金属或合金工件表面进行喷丸处理，再在喷丸处理后的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层； 第三步，金属氧化物基无机复合材料涂层的制备 采用热喷涂的方法，将第一步中制备出的铝/氧化钛复合粉喷涂在第二步中金属或合金工件表面的合金底层表面，从而形成亚微米/纳米结构的金属氧化物基无机复合材料涂层。
2.根据权利要求1所说金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述粘结剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
3.根据权利要求1所说 金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述金属工件为45钢工件、Q195钢工件、Q235钢工件、Q235-B钢工件、Q275钢工件、Q325-C钢工件或不锈钢工件。
4.根据权利要求1所说金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述合金工件为铝合金工件、铜合金工件、镁合金工件、钛合金工件、镍基高温合金工件、镍铬合金工件、蒙乃尔合金工件、钛铝金属间化合物合金工件、铁铝金属间化合物合金工件或镍招金属间化合物合金工件。
5.根据权利要求1所说金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述喷涂的一层合金底层为N1-Al合金底层、NiCr-Al合金底层、Fe-Al合金底层、NiCrAH合金底层、CoCrAlY合金底层或NiCrBSi合金底层。
6.根据权利要求1所说金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述在喷丸处理后的金属或合金工件表面喷涂一层合金底层所采用的工艺参数是:送粉气流量为0.2~0.6m3/h,电弧功率为20~40 Kff,喷枪距离为80~150mm。
7.根据权利要求1所说金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法，其特征在于:所述采用热喷涂的方法的工艺参数是:送粉气流量为0.2~0.6m3/h,电弧功率为20~40 Kff,喷枪距离为80~150mm。
【文档编号】C23C4/10GK103484811SQ201310467151
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】杨勇, 阎殿然, 陈学广, 王磊, 褚振华, 董艳春, 张建新, 袁立武 申请人:河北工业大学