专利名称：一种金属陶瓷涂层的制备方法
技术领域：
本发明属于金属陶瓷涂层技术领域，具体涉及ー种金属陶瓷涂层的制备方法。
背景技术：
涂层(coating)是涂料对基体施涂所得到的固态连续膜，是为了防护、绝缘、装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的薄层。目前，ー些钢铁企业在制备金属基体表面的涂层时，均使用十分昂贵的稀有金属和高温合金进行喷涂，形成生产成本较高的金属涂层，由于金属固有的特性，使其在使用过程中存在高温软化现象，因此，金属涂层难以满足某些特殊エ况要求。随着工业的发展，人们对涂层的耐磨性、耐热性、強度和硬度等提出了更高的要求，使金属陶瓷涂层得到了迅速的发展。金属陶瓷涂层是以物理或化学方法在基体表面沉浸ー层无机涂层，这种涂层具有金属材料的强韧性、可加工型、导电导热性，同时具有陶瓷材料的高熔点、高硬度、高化学稳定性、耐磨、耐蚀并且制造成本低等特点。因此,金属陶瓷涂层广泛应用于发动机、燃气机以及航空航天等领域。目前，金属陶瓷涂层的制备方法主要有化学气相沉积法或物理气相沉积法。其中，化学气相沉积法可以方便地实现对大量部件同时进行涂层的沉积，但由于该技术需要在1000°C的高温条件下进行，局限性很大，而物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀，具有低温、高能的特点，并且制备的金属陶瓷涂层具有高硬度、高耐磨性的优异性能，因此广泛的应用于エ装、磨具表面的喷涂上，较好的实现了エ件低成本、高收益的效果。但是，采用物理气相沉积法是通过将金属陶瓷材料熔融后蒸发，沉积在基体表面形成涂层，这种方法形成的涂层结构不够致密，并且与基体结合不够紧密。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供ー种金属陶瓷涂层的制备方法。采用该方法制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层结构致密，与基体结合强度高。本发明提供了ー种金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤:a)在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。优选的，所述步骤a)具体包括:al)在基体表面喷涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底层；a2)在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述NiCr合金打底层表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。优选的，所述喷枪出口与所述基体表面或所述NiCr合金打底层表面的垂直距离为 100 200mm。优选的，所述可爆炸气体为こ炔和氧气的混合气体。优选的，所述こ炔流量为0.5 2m3/h，こ炔压カ为0.05 0.2MPa ;所述氧气流量为0.5 2m3/h，氧气压カ为0.05 0.5MPa。优选的，所述こ炔与氧气的流量比为1: (I 2.5)。优选的，以氮气为送粉气体将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述基体表面或NiCr合金打底层表面，所述氮气的流量为0.2 0.5m3/h，氮气的压カ为0.05 0.2MPa，氮气的送粉量为I 100g/min。优选的，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末包括:5wt% 20wt%的Ni, lwt% 10wt%的Mo，余量的TiC。优选的，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末的粒度为5 95 ii m。优选的，所述NiCr合金粉末包括:75wt% 85wt%的Ni和余量的Cr。与现有技术相比，本发明在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂技术来制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层，熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末与基体表面发生撞击时的动能很大，増加了 NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体的结合强度，并且，由于喷涂吋，NiMo-TiC金属陶瓷粉末颗粒撞击到基体表面后受到急冷，在涂层中以超细的粉末颗粒形式存在，因此，形成的涂层结构致密，与基体的结合紧密。进ー步的，在形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层之前，首先在基体表面形成由NiCr合金形成的金属打底层，再在该金属打底层上爆炸喷涂形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。NiCr合金的热膨胀系数介于NiMo-TiC金属陶瓷涂层与被喷涂材料之间，因此可以有效降低NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面的热应力，增大了 NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面结合强度。结果表明，采用本发明提供的NiMo-TiC金属陶瓷涂层制备方法制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层硬度彡670.0MPa，孔隙率彡2.51%。
图1为本发明实施例1制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图；图2为本发明实施例2制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图；图3为本发明实施例3制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图；图4为本发明实施例4制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图；图5为本发明实施例5制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图。
具体实施例方式本发明提供了ー种金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤:
在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂的方法在基体表面喷涂NiMo-TiC金属陶瓷粉末，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。所述基体为待喷涂エ件，可以为耐高温的不锈钢，在进行喷涂之前，优选将基体表面进行预处理，具体包括:清洗基体；对清洗后的基体进行喷砂处理。
本发明对清洗所述基体的方法没有特殊要求，可以优选按照如下方法进行处理:用干净的棉布沾取溶剂清洗表面油污，所述溶剂优选为丙酮或エ业こ醇。清洗完毕后，使用喷料对所述基体的表面进行喷砂处理，喷砂后用经过干燥的压缩空气清理表面。所述喷料的粒度优选为14目 200目，更优选为40目 100目；所述喷料优选为白刚玉或棕刚玉，更优选为白刚玉。采用上述方法对基体表面进行预处理后，基体表面较为清洁，且具有一定的粗糙度，能够改变基体表面的性能，提高了涂层与基体的结合强度。本发明采用爆炸喷涂的方法在基体表面形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层，具体为:在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。在本发明中，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末包括:5wt% 20wt%的Ni, lwt% 10wt%的Mo，余量的TiC。即在所述混合粉末中Ni粉的含量优选为5wt% 20wt%，更优选为10wt% 15wt%, Mo粉的含量优选为lwt% 10wt%,更优选为3wt% 8wt%,石墨粉的含量优选为15wt% 18wt%，更优选为16wt% 17wt%，余量为Ti粉。其中，Ti粉、石墨粉、Ni粉和Mo粉的粉末粒度优选为100 500目，更优选为200 400目，金属Ni可以较好的润湿TiC颗粒，并且在粉末中加入少量的Mo元素可以增强材料的硬度和耐磨性。所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末优选按照以下方法制备:使用球磨混粉机将Ti粉、石墨粉、Ni粉和Mo粉混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块，放入真空炉中，使用惰性气体排出炉内空气，抽真空，使真空炉内的真空度小于lOPa，利用钨丝点燃压块，靠自蔓延燃烧放出的热量对混合粉末进行烧结，烧结过程结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到NiMo-TiC金属陶瓷粉末。在本发明中，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末粒度范围优选为5 95 ii m，更优选为20 50ii m，通过控制NiMo-TiC金属陶瓷粉末的粒度，保证形成的NiMo-TiC金属陶瓷涂层致密。 在进行喷涂时，本发明以可爆炸气体爆炸产生的爆轰波为动カ，将NiMo-TiC金属陶瓷粉末送出，所述可爆炸气体为こ炔和氧气的混合气体，其中，こ炔流量优选为0.5 2m3/h,更优选为1.5 1.8m3/h，こ炔压カ优选为0.05 0.2MPa,更优选为0.08 0.15MPa,所述氧气流量优选为0.5 2m3/h,更优选为1.5 1.8m3/h,氧气压力优选为0.05 0.5MPa，更优选为0.10 0.20MPa。こ炔与氧气的混合气体在不同的混合比例条件下可以形成不同形式的爆轰波，在本发明中，こ炔与氧气流量比优选为1: (I 2.5)，更优选为1:(1.5 2)，当こ炔·与氧气以所述流量比例混合时，爆炸时所产生的热能将NiMo-TiC金属陶瓷粉末熔融，充分融化的NiMo-TiC金属陶瓷粉末在与基体接触后形成的涂层扁平化程度高，各个片层之间结合紧密，形成的涂层硬度高，并且孔隙率较低。在本发明中，混合的こ炔和氧气优选采用火花塞点燃，こ炔和氧气发生爆炸，爆炸频率优选为3 6次/S，更优选为4 5次/S。爆炸时产生的爆轰波将熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末加速，采用喷枪将熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述基体表面时，送粉气体优选为氮气，所述氮气流量优选为0.2 0.5m3/h,更优选为0.3 0.4m3/h,氮气压力优选为0.05 0.2MPa，更优选为0.1 0.15MPa，氮气对NiMo-TiC金属陶瓷粉末的送粉量优选为I 100g/min，更优选为15 30g/mino本发明采用喷枪将熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述基体表面，其中，在本发明中，所述喷枪出口与基体表面的垂直距离优选为100 200mm，更优选为140 160mm,通过控制喷枪出口与基体表面的垂直距离，增加了 NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及降低其孔隙率。本发明在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂技术来制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层，熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末与基体表面发生撞击时的动能很大，增加了NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体的结合强度，并且，由于喷涂时，NiMo-TiC金属陶瓷粉末颗粒撞击到基体表面后受到急冷，在涂层中以超细的粉末颗粒形式存在，因此，形成的涂层结构致密，与基体的结合紧密。为了提高结合强度，本发明优选在进行喷涂NiMo-TiC金属陶瓷涂层之前还包括:在NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体材料之间涂覆一层喷涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底层。NiCr合金热膨胀系数约13X10_6/°C，介于NiMo-TiC金属陶瓷涂层的膨胀系数7.4X 10—7°C与基体材料不锈钢的膨胀系数17.3X 10_6/°C之间，因此，可以增大NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体材料表面的结合强度，有效降低NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体材料之间的热应力。在本发明中，NiMo-TiC金属陶瓷涂层的制备方法优选为:在基体表面喷涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底层；在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述NiCr合金打底层表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。其中，所述NiCr合金粉末中Ni的含量优选为75wt% 85wt%，更优选为78wt% 82wt%,余量为Cr。NiCr合金粉 末的粒度优选为38 53 μ m,更优选为40 50 μ m。在本发明中对NiCr合金粉末的喷涂方法没有特殊限制，优选采用爆炸喷涂，其中，可爆炸气体为乙炔和氧气的混合气体,所述乙炔流量优选为0.5 2m3/h,更优选为1.5 1.8m3/h,乙炔压力优选为0.05 0.2MPa，更优选为0.08 0.15MPa ;所述氧气流量优选为0.5 2m3/h,更优选为1.5 1.8m3/h，氧气压力优选为0.05 0.5MPa，更优选为0.08 0.15MPa ；乙炔与氧气流量比优选为1: (I 2.5)，更优选为1: (1.5 2)。在基体表面同一区域喷涂NiCr合金粉末时控制爆炸次数优选为2 5次，更优选为3 4次。采用喷枪将熔融的NiCr合金粉末喷涂于所述基体表面时，送粉气体优选为氮气，所述氮气流量优选为0.2 0.5m3/h,更优选为0.3 0.4m3/h,氮气压力优选为0.05 0.2MPa，更优选为0.1 0.15MPa，氮气对NiCr合金粉末的送粉量优选为I 100g/min,更优选为15 30g/min。所述喷枪出口与基体表面的垂直距离优选为100 200mm,更优选为140 160mm。形成NiCr合金打底层之后继续爆炸喷涂NiMo-TiC金属陶瓷涂层，爆炸喷涂NiMo-TiC金属陶瓷涂层的工艺参数与上述制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层相似，区别在于在NiMo-TiC金属陶瓷涂层在NiCr合金打底层表面进行喷涂。本发明在形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层之前，首先在基体表面形成由NiCr合金形成的金属打底层，再在该金属打底层上爆炸喷涂形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。NiCr合金的热膨胀系数介于NiMo-TiC金属陶瓷涂层与被喷涂材料之间，因此可以有效降低NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面的热应力，增大了 NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面结合强度。在对基体或NiCr合金打底层喷涂NiMo-TiC金属陶瓷粉末形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层后，优选对涂层表面进行抛光或磨削处理。本发明对抛光或磨削的方法没有特殊要求，对涂层表面进行抛光处理时优选使用镶嵌有金刚石的砂带或电镀有金刚石的砂带，磨削时优选采用金刚石砂轮，直到NiMo-TiC金属陶瓷涂层表面达到要求为止，其中本发明对NiMo-TiC金属陶瓷涂层表面粗糙度的测量方法没有特殊限制，优选采用便携式粗糙度仪进行测量。本发明在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂技术来制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层，熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末与基体表面发生撞击时的动能很大，增加了NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体的结合强度，并且，由于喷涂时，NiMo-TiC金属陶瓷粉末颗粒撞击到基体表面后受到急冷，在涂层中以超细的粉末颗粒形式存在，因此，形成的涂层结构致密，与基体的结合紧密。进一步的，在形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层之前，首先在基体表面形成由NiCr合金形成的金属打底层，再在该金属打底层上爆炸喷涂形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。NiCr合金的热膨胀系数介于NiMo-TiC金属陶瓷涂层与被喷涂材料之间，因此可以有效降低NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面的热应力，增大了 NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体表面结合强度。结果表明，采用本发明提供的NiMo-TiC金属陶瓷涂层制备方法制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层硬度彡706.7MPa，孔隙率彡1.57%。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的金属陶瓷涂层的制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1用干净的棉布沾取 工业乙醇清洗基体表面油污，所述基体是由材质为304不锈钢制成的高温炉棍，以20m/min的线速度旋转所述棍体,使用46#白刚玉对棍体表面进行喷砂处理，喷砂结束后用干燥的压缩空气清理辊体表面，得到洁净的辊体。将80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度为40目的NiCr合金粉末。将70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉机中混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块放入真空炉中，将真空炉抽真空至真空度小于lOPa，利用钨丝点燃压制成块的混合粉末，靠自蔓延燃烧放出的热量对粉末进行烧结，烧结结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到粒度为37μπι的NiMo-TiC金属陶瓷粉末。调整喷枪出口与辊体表面的垂直距离为150mm，调整氧气流量为1.25m3/h，氧气压力为0.1MPa,乙炔流量为1.0m3A,乙炔压力为0.1MPa,以氮气作为送粉气体，其中氮气流量为0.5m3/h，氮气压力为0.1MPa，送粉量为20g/min。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiCr合金粉末进行加热与加速，NiCr合金粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达辊体表面，对于辊体的同一区域喷涂4次，沉积形成NiCr合金打底层。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiMo-TiC金属陶瓷粉末进行加热与加速，NiMo-TiC金属陶瓷粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达NiCr合金打底层表面，对于NiCr合金打底层同一区域喷涂8次，沉积形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。喷涂完成后，根据表面要求，采用电镀金刚石的砂带对涂层表面进行抛光处理，得到表面光洁的NiMo-TiC金属陶瓷涂层。采用DC3000维式硬度计测定涂层的硬度以及金相测定法测定NiMo-TiC金属陶瓷涂层的孔隙率，实验结果见表1，表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率。采用LE01450扫描电镜对NiMo-TiC金属陶瓷涂层样品进行金相形貌分析，图1为本发明实施例1制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图，图1中，11为NiMo-TiC金属陶瓷涂层，12为NiCr合金层，13为304不锈钢基体。由图1可知，涂层呈现明显的片层状组织，NiMo-TiC金属陶瓷涂层中的金属相与陶瓷相分布较为均匀，未发现明显的未熔融颗粒，涂层结构致密，与基体结合紧密。实施例2用干净的棉布沾取工业乙醇清洗基体表面油污，所述基体是由材质为304不锈钢制成的高温炉棍，以20m/min的线速度旋转所述棍体,使用46#白刚玉对棍体表面进行喷砂处理，喷砂结束后用干燥的压缩空气清理辊体表面，得到洁净的辊体。将80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度为40目的NiCr合金粉末。将70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉机中混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块放入真空炉中，将真空炉抽真空至真空度小于lOPa，利用钨丝点燃压制成块的混合粉末，靠自蔓延燃烧放出的热量对粉末进行烧结，烧结结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到粒度为37μπι的NiMo-TiC金属陶瓷粉末。 调整喷枪出口与辊体表面的垂直距离为150mm，调整氧气流量为1.lm3/h，氧气压力为0.1MPa,乙炔流量为1.0m3A,乙炔压力为0.1MPa,以氮气作为送粉气体，其中氮气流量为0.5m3/h，氮气压力为0.1MPa，送粉量为20g/min。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiCr合金粉末进行加热与加速，NiCr合金粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达辊体表面，对于辊体的同一区域喷涂4次，沉积形成NiCr合金打底层。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiMo-TiC金属陶瓷粉末进行加热与加速，NiMo-TiC金属陶瓷粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达NiCr合金打底层表面，对于NiCr合金打底层同一区域喷涂8次，沉积形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。喷涂完成后，根据表面要求，采用电镀金刚石的砂带对涂层表面进行抛光处理，得到表面光洁的NiMo-TiC金属陶瓷涂层。采用DC3000维式硬度计测定涂层的硬度以及金相测定法测定NiMo-TiC金属陶瓷涂层的孔隙率，实验结果见表1，表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率。采用LE01450扫描电镜对NiMo-TiC金属陶瓷涂层样品进行金相形貌分析，图2为本发明实施例2制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图。图2中，21为NiMo-TiC金属陶瓷涂层，22为NiCr合金层，23为304不锈钢基体。由图2可知，涂层呈现明显的片层状组织，NiMo-TiC金属陶瓷涂层中的金属相与陶瓷相分布较为均匀，未发现明显的未熔融颗粒，涂层结构致密，与基体结合紧密。实施例3用干净的棉布沾取工业乙醇清洗基体表面油污，所述基体是由材质为304不锈钢制成的高温炉棍，以20m/min的线速度旋转所述棍体,使用46#白刚玉对棍体表面进行喷砂处理，喷砂结束后用干燥的压缩空气清理辊体表面，得到洁净的辊体。将80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度为40目的NiCr合金粉末。将70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉机中混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块放入真空炉中，将真空炉抽真空至真空度小于10Pa，利用钨丝点燃压制成块的混合粉末，靠自蔓延燃烧放出的热量对粉末进行烧结，烧结结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到粒度为37μπι的NiMo-TiC金属陶瓷粉末。调整喷枪出口与辊体表面的垂直距离为150mm，调整氧气流量为1.0m3/h，氧气压力为0.1MPa,乙炔流量为1.0m3A,乙炔压力为0.1MPa,以氮气作为送粉气体，其中氮气流量为0.5m3/h，氮气压力为0.1MPa，送粉量为20g/min。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiCr合金粉末进行加热与加速，NiCr合金粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达辊体表面，对于辊体的同一区域喷涂4次，沉积形成NiCr合金打底层。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiMo-TiC金属陶瓷粉末进行加热与加速，NiMo-TiC金属陶瓷粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达NiCr合金打底层表面，对于NiCr合金打底层同一区域喷涂8次，沉积形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。喷涂完成后，根据表面要求，采用电镀金刚石的砂带对涂层表面进行抛光处理，得到表面光洁的NiMo-TiC金属陶瓷涂层。采用DC3000维式硬度计测定涂层的硬度以及金相测定法测定NiMo-TiC金属陶瓷涂层的孔隙率，实验结果见表1，表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率。采用LE01450扫描电镜对NiMo-TiC金属陶瓷涂层样品进行金相形貌分析，图3为本发明实施例3制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图。图3中，31为NiMo-TiC金属陶瓷涂层，32为NiCr合金层，33为304不锈钢基体。由图3可知，涂层呈现明显的片层状组织，NiMo-TiC金属陶瓷涂层中的金属相与陶瓷相分布较为均匀，未发现明显的未熔融颗粒，涂层结构致密，与基体结合紧密。实施例4用干净的棉布沾取工业乙醇清洗基体表面油污，所述基体是由材质为304不锈钢制成的高温炉棍，以20m/min的线速度旋转所述棍体,使用46#白刚玉对棍体表面进行喷砂处理，喷砂结束后用干燥的压缩空气清理辊体表面，得到洁净的辊体。将80kg200目的Ni粉和20k g200目的Cr粉制成粒度为40目的NiCr合金粉末。将70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉机中混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块放入真空炉中，将真空炉抽真空至真空度小于lOPa，利用钨丝点燃压制成块的混合粉末，靠自蔓延燃烧放出的热量对粉末进行烧结，烧结结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到粒度为37μπι的NiMo-TiC金属陶瓷粉末。调整喷枪出口与辊体表面的垂直距离为100mm，调整氧气流量为1.lm3/h，氧气压力为0.1MPa,乙炔流量为1.0m3A,乙炔压力为0.1MPa,以氮气作为送粉气体，其中氮气流量为0.5m3/h，氮气压力为0.1MPa，送粉量为20g/min。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiCr合金粉末进行加热与加速，NiCr合金粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达辊体表面，对于辊体的同一区域喷涂4次，沉积形成NiCr合金打底层。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiMo-TiC金属陶瓷粉末进行加热与加速，NiMo-TiC金属陶瓷粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达NiCr合金打 底层表面，对于NiCr合金打底层同一区域喷涂8次，沉积形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。喷涂完成后，根据表面要求，采用电镀金刚石的砂带对涂层表面进行抛光处理，得到表面光洁的NiMo-TiC金属陶瓷涂层。采用DC3000维式硬度计测定涂层的硬度以及金相测定法测定NiMo-TiC金属陶瓷涂层的孔隙率，实验结果见表1，表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率。采用LE01450扫描电镜对NiMo-TiC金属陶瓷涂层样品进行金相形貌分析，图4为本发明实施例4制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图。图4中，41为NiMo-TiC金属陶瓷涂层，42为NiCr合金层，43为304不锈钢基体。由图4可知，涂层呈现明显的片层状组织，NiMo-TiC金属陶瓷涂层中的金属相与陶瓷相分布较为均匀，未发现明显的未熔融颗粒，涂层结构致密，与基体结合紧密。实施例5用干净的棉布沾取工业乙醇清洗基体表面油污，所述基体是由材质为304不锈钢制成的高温炉棍，以20m/min的线速度旋转所述棍体,使用46#白刚玉对棍体表面进行喷砂处理，喷砂结束后用干燥的压缩空气清理辊体表面，得到洁净的辊体。将80kg200目的Ni粉和20kg200目的Cr粉制成粒度为40目的NiCr合金粉末。将70kg200目的Ti粉、15kg200目的石墨粉、10kg200目的Ni粉和5kg200目的Mo粉放入球磨混粉机中混合均匀，得到混合粉末，将混合粉末压制成块放入真空炉中，将真空炉抽真空至真空度小于lOPa，利用钨丝点燃压制成块的混合粉末，靠自蔓延燃烧放出的热量对粉末进行烧结，烧结结束后采用机械方法进行破碎和筛分，得到粒度为37μπι的NiMo-TiC金属陶瓷粉末。调整喷枪出口与辊体表面的垂直距离为200mm，调整氧气流量为1.lm3/h，氧气压力为0.1MPa,乙炔流量为1.0m3A,乙炔压力为0.1MPa,以氮气作为送粉气体，其中氮气流量为0.5m3/h，氮气压力为0.1MPa，送粉量为20g/min。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiCr合金粉末进行加热与加速，NiCr合金粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达辊体表面，对于辊体的同一区域喷涂4次，沉积形成NiCr合金打底层。将氧气与乙炔混合后使用电火花点燃，氧气与乙炔剧烈燃烧产生的爆轰波对NiMo-TiC金属陶瓷粉末进行加热与加速，NiMo-TiC金属陶瓷粉末从喷枪出口喷出，经过短暂的飞行到达NiCr合金打底层表面，对于NiCr合金打底层同一区域喷涂8次，沉积形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。喷涂完成后，根据表面要求，采用电镀金刚石的砂带对涂层表面进行抛光处理，得到表面光洁的NiMo-TiC金属陶瓷涂层。采用DC3000维式硬度计测定涂层的硬度以及金相测定法测定NiMo-TiC金属陶瓷涂层的孔隙率，实验结果见表1，表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率。采用LE01450扫描电镜对NiMo-TiC金属陶瓷涂层样品进行金相形貌分析，图5为本发明实施例5制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的扫描电镜图。图5中，51为NiMo-TiC金属陶瓷涂层，52为NiCr合金层，53为304不锈钢基体。由图5可知，涂层呈现明显的片层状组织，NiMo-TiC金属陶瓷涂层结构致密，与基体结合紧密。表I为本发明实施例制备的NiMo-TiC金属陶瓷涂层的硬度及孔隙率
权利要求
1.ー种金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)具体包括: al)在基体表面喷涂NiCr合金粉末，形成NiCr合金打底层； a2)在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述NiCr合金打底层表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述喷枪出ロ与所述基体表面或所述NiCr合金打底层表面的垂直距离为100 200mm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述可爆炸气体为こ炔和氧气的混合气体。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述こ炔流量为0.5 2m3/h，乙炔压カ为0.05 0.2MPa ;所述氧气流量为0.5 2m3/h，氧气压カ为0.05 0.5MPa。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述こ炔与氧气的流量比为1:(1 2.5)。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以氮气为送粉气体将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于所述基体表面或NiCr合金打底层表面，所述氮气的流量为0.2 0.5m3/h，氮气的压カ为0.05 0.2MPa，氮气的送粉量为I 100g/min。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末包括:5wt% 20wt% 的 Ni, lwt% 10wt% 的 Mo,余量的 TiC。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述NiMo-TiC金属陶瓷粉末的粒度为5 95 u m。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述NiCr合金粉末包括:75wt% 85wt%的Ni和余量的Cr。
全文摘要
本发明提供了一种金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤在可爆炸气体爆炸的作用下，采用喷枪将NiMo-TiC金属陶瓷粉末喷涂于基体表面，形成NiMo-TiC金属陶瓷涂层。本发明采用爆炸喷涂技术来制备NiMo-TiC金属陶瓷涂层，熔融的NiMo-TiC金属陶瓷粉末与基体表面发生撞击时的动能很大，增加了NiMo-TiC金属陶瓷涂层与基体的结合强度，并且，由于喷涂时，NiMo-TiC金属陶瓷粉末颗粒撞击到基体表面后受到急冷，在涂层中以超细的粉末颗粒形式存在，因此，形成的涂层结构致密，与基体的结合紧密。
文档编号C23C4/06GK103103471SQ201310064468
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者吴旭 申请人:北京君山表面技术工程有限公司