CN100516299C - 金属间化合物涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属间化合物涂层的制备方法，涉及材料加工、航空航天、冶金、电力、机械、化工等领域，该方法以两种或多种金属粉末为原料，通过机械合金化方法制备出合金粉末，采用冷喷涂在基体上沉积涂层，并通过热扩散合金化处理制备出金属间化合物涂层。采用冷喷涂可将机械合金化所获粉体的相结构移植到涂层中，再通过对冷喷涂层的适当合金化扩散处理可获得金属间化合物涂层。该方法工艺简单，生产成本低廉、可控性好、产量高，可制备出具有耐高温磨损、耐高温腐蚀、耐空蚀的高性能金属间化合物涂层。适合喷涂纳米结构粉末及基体材料对温度较敏感的场合，尤其有助于实现纳米材料的工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工、航空航天、冶金、电力、机械、化工等领域，涉及金属间化合物涂层的制备方法，该方法尤其适合制备高温、强腐蚀和强磨损条件下或空蚀条件下的高性能金属间化合物涂层。
背景技术
现代工业的发展对航空航天、化工、电力、冶金等行业的工业品提出了更高的要求，要求产品在严酷工况条件下进行长期服役，这直接对产品表面性能提出了更高的要求。例如：石油化工行业中，有些设备的工作温度高达1000℃，工作环境为浓硫化氢强腐蚀气体，高温腐蚀大大降低了这些设备的使用寿命；目前国内外广泛采用的火力发电循环流化床锅炉的埋管和水冷壁的使用寿命也仅仅三个月左右，大大影响了电力系统的生产效率和经济效率，也给安全生产带来了隐患，在电力、冶金、航空、机械、化工等许多领域急需耐高温腐蚀和磨损的材料和零部件。在高速流体机械领域，大量的空蚀作用严重影响了设备的正常运行。这些难题目前尚无理想有效的解决方法。
金属间化合物强度高、抗氧化和抗硫化腐蚀性能优良，而其韧性又高于普通的陶瓷材料，被公认为理想的高温结构材料，可满足上述需要，但这类材料存在室温脆性大、断裂抗力低、制备加工困难等缺点，这限制了其作为结构材料在工业生产中的应用。理论分析以及实验研究表明：金属间化合物晶粒尺寸的减小有助于提高它的室温塑性，此外，在金属间化合物基体中加入连续或非连续的增强相，如WC、Al2O3、SiC、TiB2等陶瓷或W、Mo、Nb、Zr等难熔金属，所制备出的金属间化合物基复合材料，在一定程度上也可以改善金属间化合物的室温脆性，提高其断裂抗力，同时，可显著提高高温强度。所以，将纳米材料技术与复合强化技术相结合(纳米复合强韧化)，研制新型的金属间化合物基纳米复合材料是解决金属间化合物性能缺陷的有效途径。
采用热喷涂技术在结构材料表面喷涂纳米结构金属间化合物基陶瓷复合材料涂层，既能解决其难以加工成型的问题，又能充分发挥其优异的耐蚀、耐磨性能，因此在实际工业应用中受到了广泛的关注。目前，热喷涂领域内制备金属间化合物涂层的常规方法包括：等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂等等。这些传统热喷涂技术的关键是通过某种方式使涂层材料在到达工件表面之前熔化(或半熔化)形成熔滴，并高速撞击基体，从而在基体上沉积一层组织较致密且结合强度较高的涂层，但这些技术都存在喷涂材料在达到工件表面之前由于高温熔化而发生氧化、分解、纳米晶的长大甚至消失、非晶相的晶化等效应，在喷涂粉末的粒子沉积到基体表面之前已经成为液态或部分液态金属间化合物，基于热喷涂制备涂层的特点，形成的涂层为典型的层状结构涂层。然而，这些粒子层间的结合并非完全结合，而是呈现有限结合状态，因此，对涂层的结合强度、使用寿命等产生不利的影响，不能充分发挥出金属间化合物材料自身属性。其次，当采用纳米结构粉末进行加热熔化方式的热喷涂时，熔化的发生会使粉末的纳米结构消失，从而致使所得涂层不能有效获得所需要的纳米结构。此外，采用冷喷涂的方法有可能避免纳米结构消失的问题，然而，由于冷喷涂在较低温度下沉积涂层而金属间化合物具有显著的低温脆性，因此通常采用冷喷涂无法实现金属间化合物涂层的制备。
发明内容
针对上述技术存在的缺陷或不足，本发明的目的是：提供一种新的金属间化合物涂层的制备方法，该方法制备出的涂层致密、结合良好，并且工艺简单、生产成本低廉、可控性好。
本发明的总体技术思路是：首先利用机械球磨合金化制备金属间化合物对应的金属元素构成的机械合金粉末，合金的晶粒尺寸可达到纳米尺度，采用冷喷涂方法将粉末沉积在基体表面形成涂层，然后进行热处理，通过热扩散使合金转化生成金属间化合物并连接涂层内部的粒子间界面，使涂层形成结合良好、性能优异的金属间化合物涂层。
本发明是通过下述技术方案得以实现：
一种金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)将两种或多种金属粉末按构成金属间化合物的成分进行配比，在惰性气氛保护、低温或真空下，通过机械合金化获得合金粉末即作为喷涂原料粉末，所述的金属间化合物选自Fe-Al、Ni-Al、Ti-Al、Ni-Ti组中的一种或几种；
2)对基体进行喷砂预处理；
3)采用冷喷涂方法喷涂上述粉末，在基体上制备合金涂层；
4)对涂层进行热处理，温度为300℃～1200℃之间，涂层中合金元素扩散形成金属间化合物涂层。
本发明的其它一些特点是：
机械合金化后的粉末经分筛获得粒度5微米～100微米的粉末，作为喷涂原料粉末。机械合金化后的粉末经团聚球化处理后作为冷喷涂的粉末。
预处理是通过冷喷涂方式进行基体的预处理，在粉末粒子速度较小而没有达到临界速度的时候，粉末不会沉积形成涂层相反只会起到对基体的喷砂粗化预处理作用。
涂层中的固溶合金转化为金属间化合物，涂层内的粒子间产生合金化连接和扩散连接。
通过在低于金属间化合物晶粒显著长大的温度下得到涂层中的金属间化合物具有纳米结构特征。
在原始金属粉末配料中含有陶瓷形成元素或添加含有陶瓷形成元素的其他材料，陶瓷形成元素在球磨过程中原位生成或在后续热处理中原位生成陶瓷相。
机械合金化的原材料配制中还加入有体积含量为0～80％的金属间化合物颗粒或体积含量为0～80％的陶瓷粉末或两种粉末。
金属间化合物颗粒或陶瓷粉末的粒度从数nm到数微米。
陶瓷粉末选自硼化物、碳化物、氧化物、氮化物、硫化物、磷化物陶瓷中的一种或几种。
本发明的方法制备的金属间化合物涂层，与传统热喷涂层的层状结构完全不同，具有铸态整体材料特征。该方法工艺简单、生产成本低廉、可控性好、产量高，适合喷涂纳米结构粉末及基体材料对温度较敏感的场合，尤其有助于实现纳米材料的工业化应用。
附图说明
图1为实施本发明所涉及的铁、铝、碳化钨粉末的形貌照片，其中(a)为Fe粉，(b)为Al粉，(c)为WC-12Co粉。
图2为球磨30h后铁、铝、碳化钨复合粉末的表面形貌照片；
图3为球磨30h后铁、铝、碳化钨复合粉末的断面形貌照片；
图4为初始铁、铝、碳化钨混和粉末与球磨30h后的合金粉末的XRD图谱对比；
图5为铁铝金属间化合物涂层的断面形貌照片，其中(a)为低倍放大镜照片，(b)为高倍放大镜照片；
图6为铁铝金属间化合物涂层与喷涂粉末的XRD图谱对比；
图7为铁铝金属间化合物涂层经热处理后的XRD图谱。
图8为铁铝金属间化合物涂层经热处理后的断面形貌照片。
图9为钛、铝混和粉末球磨60h后的XRD图谱；
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
本发明的金属间化合物涂层的制备方法，以两种或多种金属粉末按构成金属间化合物的成分进行配比；对混合物进行机械合金化制备出晶粒尺寸细小的合金粉末或机械合金粉末；采用冷喷涂技术喷涂合金粉末，将其粉末的组织结构移植到涂层中；对冷喷涂层进行扩散热处理使其发生合金化而转变为金属间化合物并使涂层内部的粒子间界面产生冶金连接，获得与传统热喷涂层的层状结构完全不同的、具有铸态整体材料特征的金属间化合物涂层。
以下是发明人给出的具体实施例，需要说明的是，这些实施例是本发明较优的例子，用于本领域的技术人员理解本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
在以下的实施例中，所述的预处理采用传统喷砂或非传统喷砂的形式，而通过冷喷涂方式进行基体的预处理，在粉末粒子速度较小而没有达到临界速度的时候，粉末不会沉积形成涂层相反只会起到对基体的喷砂粗化预处理作用。
制备过程中，对机械合金化后的粉末可进行团聚球化处理，获得流动性更好的球形团聚粉作为冷喷涂的粉末。
在原始金属粉末配料中含有陶瓷形成元素或添加含有陶瓷形成元素的其他材料，陶瓷形成元素在球磨过程中原位生成或在后续热处理中原位生成陶瓷相。
所述的热处理过程中，涂层中的固溶合金转化为金属间化合物，涂层内的粒子间产生合金化连接和扩散连接，通过在低于金属间化合物晶粒显著长大的温度下得到涂层中的金属间化合物具有纳米结构特征。
机械合金化的原材料配制中加入体积含量为0～80％的金属间化合物颗粒，金属间化合物颗粒的粒度从数nm到数微米，这些金属间化合物在后续涂层热处理过程中温度高低决定其颗粒是否产生长大现象。通过使用纳米陶瓷粉末在低于陶瓷晶粒显著长大的温度下得到涂层中的陶瓷具有纳米结构特征。
实施例1：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的金属间化合物FeAl，选用铁粉、铝粉按摩尔比1∶1进行配比，此处所述的1∶1是理论比例，因为金属间化合物的成分配比一般是与一定温度对应的一定的范围内，因此该比例的具体准确值根据涂层温度要求和具体金属间化合物的构成比例在一定范围内均可。然后加入5wt％的碳化钨陶瓷粉末组成初始混和粉末，三种原始粉末如图1所示。将粉末装入球磨罐中以氩气为保护气氛，球料比5∶1，转速250转/分，球磨30小时后取出粉末，分筛获得粒度10微米左右的粉末，粉末表面形貌和断面形貌如图2、3所示，粉末和原始粉末的XRD图谱如图4所示，可以明显发现，Al已经基本上不存在，而是固溶到Fe的晶格中形成了Fe(Al)固溶体，根据衍射峰的宽化度，采用谢乐公式进行计算得出此时粉末的晶粒尺寸为27nm。采用冷喷涂沉积涂层，涂层的断面形貌如图5所示，可以看出所沉积涂层组织致密，碳化钨陶瓷颗粒在基体上均匀分布。冷喷涂层与喷涂粉末的XRD图谱如图6所示，说明冷喷涂可以将喷涂粉末的相组成及纳米结构完全移植到涂层中。在500℃下对涂层进行48小时的热处理，所得涂层的XRD图谱如图7所示，表明涂层在热处理过程中发生了相变，Fe(Al)固溶体转变为FeAl及AlFe3金属间化合物，而且此时的涂层依然保持纳米结构，从而获得了具有陶瓷颗粒增强的纳米结构铁铝金属间化合物涂层，而且涂层经过热处理后更加致密，如图8所示。
实施例2：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的金属间化合物Fe3Al，选取铁粉、铝粉按摩尔比3∶1进行配比共300g、NiTi金属间化合物颗粒100g、氧化铝陶瓷粉末100g组成初始混和粉末，将其装入球磨罐中加入乙醇作为过程控制剂，球料比10∶1，转速200转/分，球磨25小时后取出粉末，分筛获得粒度25微米左右的粉末采用冷喷涂沉积涂层，在500℃下对涂层进行25小时的热处理获得纳米结构铁铝金属间化合物涂层。
实施例3：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的金属间化合物TiAl，选取钛粉、铝粉按摩尔比1∶1进行配比然后加入15wt％的氮化硼陶瓷粉末组成初始混和粉末，将其装入球磨罐中加入硬脂酸为过程控制剂，球料比30∶1，转速150转/分，球磨40小时后取出，分筛获得粒度35微米左右的粉末，采用冷喷涂沉积涂层，在850℃下对涂层进行15小时的热处理获得纳米结构钛铝金属间化合物涂层。
实施例4：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的金属间化合物Ti3Al，按钛粉和铝粉按摩尔比3∶1进行配比组成初始混和粉末，将其装入球磨罐中在-100℃进行低温球磨，球料比65∶1，转速100转/分，球磨60小时后取出，粉末的XRD图谱如图9所示，可以明显发现，Al衍射峰强度已经大大降低，说明Al已经固溶到Ti晶格中形成了Ti(Al)固溶体。分筛获得粒度45微米左右的粉末，采用冷喷涂沉积涂层，在700℃下对涂层进行10小时的热处理获得纳米结构钛铝金属间化合物涂层，1000℃热处理20小时后又获得了微米级晶粒的钛铝金属间化合物涂层。
实施例5：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的陶瓷增强金属间化合物NiAl/TiC，按镍粉、铝粉各40g构成NiAl金属间化合物配比，加入Ti粉和碳粉各10g作为TiC陶瓷形成元素。将其装入球磨罐中以氩气作为保护气氛，球料比25∶1，转速250转/分，球磨65小时后取出，分筛获得粒度45微米左右的粉末，采用冷喷涂沉积涂层，在650℃下对涂层进行5小时的热处理获得纳米结构TiC弥散增强的纳米结构镍铝金属间化合物涂层。
实施例6：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的复合金属间化合物NiAl/FeAl，按镍粉、铝粉按摩尔比1∶1进行配比，铁粉、铝粉按摩尔比1∶1然后加入15wt％的氮化硼陶瓷粉末组成初始混和粉末，将其装入球磨罐中以氩气为保护气氛，球料比45∶1，转速150转/分，球磨75小时后取出，分筛获得粒度45微米左右的粉末，采用冷喷涂沉积涂层，在600℃下对涂层进行5小时的热处理获得纳米结构镍铝/铁铝复合金属间化合物涂层。
实施例7：
对基体进行喷砂预处理后，针对具体的金属间化合物NiTi，按镍粉、钛粉按摩尔比1∶1进行配比，将其装入球磨罐中实施液氮低温球磨，球料比15∶1，转速150转/分，球磨10小时后取出，分筛获得粒度为50微米左右的粉末，采用冷喷涂沉积涂层，在700℃下对涂层进行5小时的热处理获得纳米结构镍钛金属间化合物涂层，可作为航空应用涂层和抗空蚀以及抗复杂空蚀涂层。
Claims (10)
1.金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
1)将两种或多种金属粉末按构成金属间化合物的成分进行配比，在惰性气氛保护、低温或真空下，通过机械合金化获得合金粉末作为喷涂原料，所述的金属间化合物选自Fe-Al、Ni-Al、Ti-Al、Ni-Ti组中的一种或几种；
2)对基体进行喷砂预处理；
3)采用冷喷涂方法喷涂上述粉末，在基体上制备合金涂层；
4)对涂层进行热处理，温度为300℃～1200℃之间，涂层中合金元素扩散形成金属间化合物涂层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的机械合金化后的粉末经分筛获得粒度5微米～100微米的粉末，作为喷涂原料粉末。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的机械合金化后的粉末经团聚球化处理后作为冷喷涂的粉末。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预处理是通过冷喷涂方式进行基体的预处理，即在粉末粒子速度较小而没有达到临界速度的时候，粉末不会沉积形成涂层，只会起到对基体的喷砂粗化预处理作用。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的热处理过程中，涂层中的固溶合金转化为金属间化合物，涂层内的粒子间产生合金化连接和扩散连接。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过在低于金属间化合物晶粒显著长大的温度下得到涂层中的金属间化合物具有纳米结构特征。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在原始金属粉末配料中含有陶瓷形成元素或添加含有陶瓷形成元素的其他材料，陶瓷形成元素在球磨过程中原位生成或在后续热处理中原位生成陶瓷相。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，机械合金化的原材料配制中还加入有体积含量为0～80％的金属间化合物颗粒或体积含量为0～80％的陶瓷粉末或两种粉末。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的金属间化合物颗粒或陶瓷粉末的粒度从数nm到数微米。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的陶瓷粉末选自硼化物、碳化物、氧化物、氮化物、硫化物、磷化物陶瓷中的一种或几种。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108866536A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-23 | 新余学院 | 一种原位合成的纳米晶NiAl/Ni3Al双金属间化合物涂层的制备方法 |
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| CN102400001B (zh) * | 2011-12-02 | 2015-02-11 | 九江学院 | 一种原位金属间化合物颗粒增强铝基复合材料的制备方法 |
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| CN106493348B (zh) * | 2015-09-08 | 2018-11-06 | 中国科学院金属研究所 | 一种TiAl3／Al2O3复合粉末及其制备方法和应用 |
| CN105642885B (zh) * | 2016-03-30 | 2018-10-30 | 西安交通大学 | 一种具有包覆复合结构的热喷涂自粘结金属合金粉末 |
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| CN107164718B (zh) * | 2017-05-13 | 2018-12-04 | 合肥鼎鑫模具有限公司 | 一种降低汽油机曲轴瓦磨损量的表面处理工艺 |
| CN108500444A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-07 | 北京石油化工学院 | 一种提高轻质合金搅拌摩擦焊接接头表面腐蚀性能的方法 |
| CN111364036B (zh) * | 2020-04-02 | 2022-03-22 | 季华实验室 | 一种铁基非晶涂层的制备方法及铁基非晶涂层 |
| CN111349926A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-06-30 | 西安工程大学 | 一种铜-三氧化二铝弥散强化铜基复合涂层的制备方法 |
| CN111550323A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-18 | 扬州大学 | 一种具有涂层的耐穴蚀气缸套及其制备方法 |
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| CN112725791B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-09-27 | 华东交通大学 | 一种TiB2/Fe64Ni36复合涂层的其制备方法 |
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| CN117305829B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-03-12 | 西安工程大学 | 一种适用于冷喷涂的纳米陶瓷颗粒增强高熵合金基复合粉末的制备方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 冷喷涂Cu粒子参量对其碰撞变形行为的影响. 李文亚等.金属学报，第41卷第3期. 2005 |
| 冷喷涂Cu粒子参量对其碰撞变形行为的影响. 李文亚等.金属学报，第41卷第3期. 2005 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108866536A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-23 | 新余学院 | 一种原位合成的纳米晶NiAl/Ni3Al双金属间化合物涂层的制备方法 |
| CN108866536B (zh) * | 2018-06-26 | 2020-06-16 | 新余学院 | 一种原位合成的纳米晶NiAl/Ni3Al双金属间化合物涂层的制备方法 |
| RU2779571C2 (ru) * | 2021-01-25 | 2022-09-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ получения порошковых сплавов сферической формы на основе никелида титана для применения в аддитивных технологиях |
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