CN104726814A - 一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法 - Google Patents

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马冰
刘光
何发兵
冯胜强
舒文波
郑子云
潘力平
刘琴
崔烺
王秀玲
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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Abstract

本发明涉及一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法，首先对基材表面除油，进行表面盲孔加工，形成有序的蜂窝型结构；将处理后的基材进行清洗、除油、干燥处理，然后对盲孔内壁进行喷砂处理；喷砂处理后，对基材进行热喷涂涂层制备，直至涂层填满盲孔；最后对基材表面进行平整化处理，形成盲孔内部为涂层，其余部分为基材的结构。与现有技术相比，本发明处理后的带蜂窝型盲孔结构的基材表面，可有效提升大厚度条件下涂层的结合性能，同时增强涂层的抗冲击性。

Description

一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法
技术领域
本发明涉及热喷涂基体表面的预处理领域，尤其涉及一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法。
背景技术
热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过处理的基体表面，形成某种喷涂沉积层。它是一种利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助火焰本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面防护涂层的一种技术。表面防护涂层具有减摩、抗磨、耐蚀、隔热、防辐射等各种性能，在航天航空、核工业、石油化工、印刷、机械制造、生物医药、环境保护等众多领域有着极其广泛的应用。
现有的热喷涂技术中，热喷涂涂层与基体表面之间以机械咬合的物理方式结合，因此基体的表面预处理方法对涂层的结合强度、最大厚度以及抗冲击性能均有着关键的影响。目前热喷涂技术中常见的表面预处理方法有喷砂、切槽、车制螺纹、电拉毛、化学处理、水喷射预处理、喷干冰预处理、激光预处理以及钎剂预处理等，如公开号为CN101158013A的中国发明专利《钢铁构件热喷涂的前处理工艺》、公开号为CN101379212A的中国发明专利《用于热喷涂层的表面修整》、公开号为CN103266295A的中国发明专利《一种热障涂层激光表面改性方法》等。上述这些预处理方法对于厚度为数百微米的热喷涂涂层较为有效，但是，对于厚度达到数毫米的大厚度热喷涂涂层，存在着结合性能差、抗冲击性差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种能使热喷涂层获得高结合性能、高抗冲击性的制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）对基材表面除油，进行表面盲孔加工，形成有序的蜂窝型结构，且相邻盲孔之间的距离为0.5-2mm；
（2）将步骤（1）处理后的基材进行清洗、除油、干燥处理，然后对盲孔内壁进行喷砂处理；
（3）对基材进行热喷涂涂层制备，直至涂层填满盲孔；
（4）对基材表面进行平整化处理，形成盲孔内部为涂层，其余部分为基材的结构。
作为优选，可对步骤（1）后的基材盲孔的内壁进行处理，使得盲孔内壁锥度小于10°。
为方便操作，且使盲孔在热喷涂中效果较佳，所述盲孔为圆盲孔，盲孔的孔径为3～4mm，孔深4～6mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明在基材表面设置蜂窝型盲孔结构，将热喷涂涂层填置于盲孔后，涂层与盲孔间形成立体镶嵌，有效提升大厚度条件下涂层的结合性能，同时增强涂层的抗冲击性；
(2)由于涂层材料与基体材料的硬度不同，盲孔内的涂层与基体之间形成软硬相间的布局，有力于涂层应力的分散，有效提升涂层的结合性能；
(3)传统热喷涂涂层为连续不间断的表面，冲击时易发生大面积剥落，经本发明的处理后的基材表面可形成分散式蜂窝型涂层分布，减少了涂层大片剥落的可能性。
附图说明
图1为本发明中大厚度蜂窝型涂层的结构示意图；
图2为图1中沿A-A方向的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
首先使用丙酮对镁合金基材表面除油，除油后采用机床钻头对基材表面进行纵向圆盲孔加工，如图1所述在基材1表面开设多个圆盲孔2，形成有序的蜂窝型结构，且相邻圆盲孔2之间的距离为1-1.5mm。如图2圆盲孔2垂直于基材1表面，孔径4mm，孔深5.5mm。
圆盲孔2成型后，对铝合金基材1进行清洗、除油和干燥处理，接着对圆盲孔内壁21进行喷砂处理。喷砂处理后，对带有蜂窝型圆盲孔阵列的基材1进行热喷涂涂层处理，直至涂层材料填满圆盲孔2。最后对热喷涂后的基材1进行表面平整化处理，形成圆盲孔2内部为涂层，其余部分为基材1的蜂窝型涂层结构。
经本实施例处理后的镁合金基材，经热喷涂处理后，采用200N的载荷从100mm高度自由下落冲击，频率为200次/分钟，持续冲击120分钟后，涂层无明显剥落，表明涂层具备优良的结合性能和抗冲击性。
实施例2：
首先使用丙酮对铝合金基材表面除油，除油后采用机床钻头对基材表面进行纵向圆盲孔加工，如图1所述在基材1表面开设多个圆盲孔2，形成有序的蜂窝型结构，且相邻圆盲孔2之间的距离为1-1.2mm。如图2圆盲孔2垂直于基材表面，孔径3mm，孔深4mm。
圆盲孔2成型后，采用机用铰刀对圆盲孔内壁21进行处理，并控制圆盲孔内壁21的锥度为5°。内壁21处理后，对铝合金基材1进行清洗、除油和干燥处理，接着对圆盲孔内壁21进行喷砂处理。喷砂处理后，对带有蜂窝型圆盲孔阵列的基材1进行热喷涂涂层处理，直至涂层材料填满圆盲孔2。最后对热喷涂后的基材1进行表面平整化处理，形成圆盲孔2内部为涂层，其余部分为基材1的蜂窝型涂层结构。
经本实施例处理后的铝合金基材，经热喷涂处理后，采用200N的载荷从100mm高度自由下落冲击，频率为200次/分钟，持续冲击150分钟后，涂层无明显剥落，表明涂层具备优良的结合性能和抗冲击性。
实施例3：
首先使用丙酮对钛合金基材表面除油，除油后采用机床钻头对基材表面进行纵向圆盲孔加工，如图1所述在基材1表面开设多个圆盲孔2，形成有序的蜂窝型结构，且相邻圆盲孔2之间的距离为1-1.5mm。如图2圆盲孔2垂直于基材1表面，孔径3.5mm，孔深5mm。
圆盲孔2成型后，采用机用铰刀对圆盲孔内壁21进行处理，并控制圆盲孔内壁21的锥度为8°。内壁21处理后，对钛合金基材1进行清洗、除油和干燥处理，接着对圆盲孔内壁21进行喷砂处理。喷砂处理后，对带有蜂窝型圆盲孔阵列的基材1进行热喷涂涂层处理，直至涂层材料填满圆盲孔2。最后对热喷涂后的基材1进行表面平整化处理，形成圆盲孔2内部为涂层，其余部分为基材1的蜂窝型涂层结构。
经本实施例处理后的钛合金基材，经热喷涂处理后，采用200N的载荷从150mm高度自由下落冲击，频率为200次/分钟，持续冲击120分钟后，涂层无明显剥落，表明涂层具备优良的结合性能和抗冲击性。

Claims (3)

1.一种制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法，其特征在于包括以下步骤： 
（1）对基材表面除油，进行表面盲孔加工，形成有序的蜂窝型结构，且相邻盲孔之间的距离为0.5-2mm； 
（2）将步骤（1）处理后的基材进行清洗、除油、干燥处理，然后对盲孔内壁进行喷砂处理； 
（3）对基材进行热喷涂涂层制备，直至涂层填满盲孔； 
（4）对基材表面进行平整化处理，形成盲孔内部为涂层，其余部分为基材的结构。 
2.如权利要求1所述的制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法：所述步骤（1）后，对盲孔内壁进行处理，使得盲孔内壁锥度小于10°。 
3.如权利要求1或2所述的制备大厚度抗冲击热喷涂涂层的表面预处理方法：其特征在于：所述盲孔为圆盲孔，盲孔的孔径为3～4mm，孔深4～6mm。 
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