CN106521482A - 一种利用层流等离子的陶瓷涂层及其制备方法 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys

Abstract

本发明公开了一种利用层流等离子的陶瓷涂层及其制备方法，属于金属表面处理技术领域。包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8～16％，氧化铝：10～15％，Si‑Al‑C‑N非晶粒子：50～65％，其余为铁粉或铜粉；并经过A．金属基体表面预处理，B．涂层材料配置，C．涂层设备参数设定，D．陶瓷涂层四个步骤，得到一种利用层流等离子的陶瓷涂层，陶瓷涂层硬度为HRC90以上，陶瓷涂层厚度为0.03～20mm，陶瓷涂层密度≥92%。本工艺流程短，成本低，效率高，得到的是一种耐腐、耐磨、耐高温等高质量陶瓷涂层。

Description

一种利用层流等离子的陶瓷涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂层，具体涉及一种利用层流等离子的陶瓷涂层及其制备方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术
随着我国科学技术和工业现代技术化的持续高速发展，使得对机械零件的工作要求越来越高，从而对材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、抗冷热冲击等性能的要求也随之提高。零部件的损坏一般都是从材料表面、亚表面开始或因表面其他因素而引起，然后逐渐导致零件的整体失效。因此，表面的改进对整体零件的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等起到了决定性的作用。涂层是材料表面改进方法的一种，具体提高材料的耐高温、耐腐蚀和抗磨损性能的作用。涂层的方法有很多，致使效果也各不相同。
热喷涂技术是采用高温热源，将欲涂层的涂层材料熔化，并采用高速射流方式使之雾化成微细液滴或高温颗粒，喷射到经过预处理的基体表面形成涂层的技术。随着热喷涂技术的发展，该技术已经在能源、汽车、钢铁、冶金工业等方面得到了广泛的应用，这就使得对热喷涂层技术的要求越来越高。
电弧等离子束、激光束、电子束是三大高温热源，具有广泛的工业应用领域。由于传统的湍流电弧等离子体射流短（几厘米），并不成长束，加工较粗糙，不能算一种理想的高温束状热源；激光束目前在焊接、切割、表面处理等工业领域获得极大的应用，加工质量好，但设备成本高，热效率低（20﹪以下），单体功率小（10kw以下），所以仅能焊接和切割薄板，表面热处理深度在0.3mm以下；电子束也是一种较好的高温热源，而且功率可以做大，但是需在真空条件下工作，其设备和工艺成本非常昂贵，不适合普通加工；层流电弧等离子体束设备单位成本低，热效率高（转移弧90﹪以上，非转移弧65﹪以上），单体功率可达1000kw以上，可在大气压下稳定工作，非常适合金属表面涂层熔覆处理，表面处理深度达3mm，质量不亚于激光，但加工范围、环境适应性和处理深度远超激光；另外大功率及大气压环境工作的优点，可在纳米材料生产、新材料合成、冶炼、煤化工、垃圾发电、军工、航空航天等需要大功率的领域应用。
国家知识产权局于2016年05月25日公开了一种公开号为CN105603420A，专利名称为“一种高耐磨金属陶瓷涂层”的发明专利，该专利包括10wt.%～20wt.%的Ni基合金，80wt.%～90wt.%的Si-Al-C-N非晶粒子。该发明还提供了一种高耐磨金属陶瓷涂层的激光熔覆制备方法。本发明采用Ni基合金包覆Si-Al-C-N超硬非晶粒子作为铲刀刃金属陶瓷涂层，涂层硬度可达HV2000以上，摩擦系数低于0.4，激光熔覆制备工艺不降低钢的强度和韧性，金属陶瓷涂层使普通钢具有良好的硬度、强度、韧性和摩擦系数匹配，具有良好的使用性能和很长的使用寿命。该发明采用Ni基合金作为Si-Al-C-N非晶粒子激光熔覆包覆材料，使耐磨特种钢的成本显著降低。
但在该专利中，利用激光熔覆技术，激光束目前在焊接、切割、表面处理等工业领域获得极大的应用，加工质量好，但设备成本高，热效率低（20﹪以下），单体功率小（10kw以下）。
发明内容
本发明旨在解决现有技术问题，而提出了一种利用层流等离子的陶瓷涂层及其制备方法。本发明利用层流等离子涂层技术，使得陶瓷涂层工艺流程短，成本低，效率高，得到的是一种耐腐、耐磨、耐高温等高质量陶瓷涂层。
为实现上述技术效果，提出如下的技术方案：
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8～16％，氧化铝：10～15％，Si-Al-C-N非晶粒子：50～65％，其余为铁粉或铜粉。
进一步的，所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni≥45％，Si：1.0～2.32％，C：1.5～2.3％，B：0～0.01％，P：0.01～0.06％，S：0～0.05％，其余为铁粉或铜粉。
进一步的，所述陶瓷涂层硬度为HRC90以上，陶瓷涂层厚度为0.03～20mm，陶瓷涂层密度≥92%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为100～150 KW，温度为500～20000K，送粉量为30～90 g/min，涂层熔覆速度为29～31kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
进一步的，所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
进一步的，所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
进一步的，所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间≤14h。
进一步的，所述层流等离子发生器的噪音为30～50 dB。
采用本技术方案，带来的有益技术效果为：
（1）在本发明中，利用层流等离子涂层技术，使得陶瓷涂层工艺流程短，成本低，效率高，得到的是一种耐腐、耐磨、耐高温等高质量陶瓷涂层；
（2）在本发明中，以层流等离子为热源进行陶瓷涂层，利用层流等离子的特性，提高陶瓷涂层质量。由于层流等离子热量集中，离子弧稳定性好，没有电极熔耗，输出热量均匀，便于控制，这样使得熔铸区热量分布均匀，材料熔合充分均匀，排气浮渣都充分，收缩应力分布均匀；采用层流等离子喷涂，连续工作时间长，喷涂质量稳定，结合力高，噪音为30～50dB，孔隙率为0.5～5%，表面细腻，几乎无大气卷入，与真空喷涂相当；同时，层流等离子设备控制精度高，对涂层区和过渡区的控制方便，且均匀度好，应力分配更容易控制合理；层流等离子束为一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，能控制基体温度不致太高，避免引起退火变形，以激光束、电子束和湍流等离子等加热速度无法比拟；
（3）在本发明中，陶瓷涂层硬度为HRC90以上，陶瓷涂层厚度为0.03～20mm，陶瓷涂层密度≥92%，能有效增加整体零件强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，提高了陶瓷涂层的质量；
（4）在本发明中，等离子体喷嘴与金属基体之间的角度，不仅影响金属基体表面的粘结粉量，而且影响金属基体表面的温度。而等离子体喷嘴垂直对向金属基体，使得金属基体表面接收衡量的陶瓷涂层原料粉末，也使得金属基体表面受到平衡的温度，进而，陶瓷涂层均匀，进而提高陶瓷涂层的质量；
（5）在本发明中，金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间≤14h，能有效的防止金属基体表面再次受潮、受腐蚀等。间隔时间的控制，能防止陶瓷涂层的脱落，提高涂层质量。
具体实施方式
下面通过对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8％，氧化铝：10％，Si-Al-C-N非晶粒子： 65％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：45％，Si：1.0％，C：1.5％，B：0.005％，P：0.01％，S：0.03％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC90，陶瓷涂层厚度为4mm，陶瓷涂层密度93%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为100 KW，温度为15000K，送粉量为30g/min，涂层熔覆速度为29kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间12h。
所述层流等离子发生器的噪音为32 dB。
实施例2
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金： 16％，氧化铝： 15％，Si-Al-C-N非晶粒子：50％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：48％，Si： 2.32％，C：2.3％，B： 0.01％，P： 0.06％，S： 0.05％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC100，陶瓷涂层厚度为18mm，陶瓷涂层密度95%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为120KW，温度为17000K，送粉量为90 g/min，涂层熔覆速度为31kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间4h。
所述层流等离子发生器的噪音为50 dB。
实施例3
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：12％，氧化铝：13％，Si-Al-C-N非晶粒子：57％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：:60％，Si：1.75％，C：1.8％，B：0.007％，P：0.03％，S：0.02％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC120，陶瓷涂层厚度为10mm，陶瓷涂层密度94%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为110 KW，温度为18000K，送粉量为60 g/min，涂层熔覆速度为30kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间2h。
所述层流等离子发生器的噪音为40 dB。
实施例4
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8％，氧化铝：10％，Si-Al-C-N非晶粒子： 65％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：45％，Si：1.0％，C：1.5％，B：0.005％，P：0.01％，S：0.03％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC115，陶瓷涂层厚度为18mm，陶瓷涂层密度95%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为120KW，温度为17000K，送粉量为90 g/min，涂层熔覆速度为31kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间4h。
所述层流等离子发生器的噪音为50 dB。
实施例5
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8％，氧化铝：10％，Si-Al-C-N非晶粒子： 65％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：45％，Si：1.0％，C：1.5％，B：0.005％，P：0.01％，S：0.03％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC120，陶瓷涂层厚度为10mm，陶瓷涂层密度94%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为110 KW，温度为18000K，送粉量为60 g/min，涂层熔覆速度为30kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间2h。
所述层流等离子发生器的噪音为40 dB。
实施例6
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金： 16％，氧化铝： 15％，Si-Al-C-N非晶粒子：50％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：48％，Si： 2.32％，C：2.3％，B： 0.01％，P： 0.06％，S： 0.05％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC150，陶瓷涂层厚度为4mm，陶瓷涂层密度93%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为100 KW，温度为15000K，送粉量为30g/min，涂层熔覆速度为29kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间12h。
所述层流等离子发生器的噪音为32 dB。
实施例7
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金： 16％，氧化铝： 15％，Si-Al-C-N非晶粒子：50％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：48％，Si： 2.32％，C：2.3％，B： 0.01％，P： 0.06％，S： 0.05％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC133，陶瓷涂层厚度为10mm，陶瓷涂层密度94%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为110 KW，温度为18000K，送粉量为60 g/min，涂层熔覆速度为30kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间2h。
所述层流等离子发生器的噪音为40 dB。
实施例8
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：12％，氧化铝：13％，Si-Al-C-N非晶粒子：57％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：:60％，Si：1.75％，C：1.8％，B：0.007％，P：0.03％，S：0.02％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC121，陶瓷涂层厚度为4mm，陶瓷涂层密度93%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为100 KW，温度为15000K，送粉量为30g/min，涂层熔覆速度为29kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间12h。
所述层流等离子发生器的噪音为32 dB。
实施例9
一种利用层流等离子的陶瓷涂层，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：12％，氧化铝：13％，Si-Al-C-N非晶粒子：57％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni：:60％，Si：1.75％，C：1.8％，B：0.007％，P：0.03％，S：0.02％，其余为铁粉或铜粉。
所述陶瓷涂层硬度为HRC145，陶瓷涂层厚度为18mm，陶瓷涂层密度95%。
一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为120KW，温度为17000K，送粉量为90 g/min，涂层熔覆速度为31kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间4h。
所述层流等离子发生器的噪音为50 dB。

Claims (8)

1.一种利用层流等离子的陶瓷涂层，其特征在于，包括按质量百分比计的如下原料，Ni基合金：8～16％，氧化铝：10～15％，Si-Al-C-N非晶粒子：50～65％，其余为铁粉或铜粉。
2.根据权利要求1所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层，其特征在于，所述陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分比，Ni≥45％，Si：1.0～2.32％，C：1.5～2.3％，B：0～0.01％，P：0.01～0.06％，S：0～0.05％，其余为铁粉或铜粉。
3.根据权利要求1所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层，其特征在于，所述陶瓷涂层硬度为HRC90以上，陶瓷涂层厚度为0.03～20mm，陶瓷涂层密度≥92%。
4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．金属基体表面预处理
利用喷砂装置，对金属基体表面进行打磨、除锈、去污和去疲劳层，结束后，检验测试；
B．涂层材料配置
按上述比例称取涂层材料，混合均匀，得陶瓷涂层原料粉末；
C．涂层设备参数设定
采用层流等离子发生器为涂层装置，功率为100～150 KW，温度为500～20000K，送粉量为30～90 g/min，涂层熔覆速度为29～31kg/h；
D．陶瓷涂层处理
步骤B所得的陶瓷涂层原料粉末，进入层流等离子发生器的电弧通道，在层流等离子热源的熔融下，高速的经过等离子体喷嘴，喷向金属基体，并以定向速流2～5km/s粘结在金属基体表层，陶瓷涂层结束后，层流等离子温度以160～175K/cm的速度急剧下降。
5.根据权利要求4所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述发生器本体包括阳极结构、阴极结构、电弧通道和等离子体喷嘴，阳极结构为中轴圆柱的阳极结构，且沿着阳极结构周围环形均匀分布有阴极结构；阳极结构和阴极结构均固定安装在同一个底座上，阳极结构与阴极结构之间设有绝缘层，且阳极结构与阴极结构之间形成电弧通道；电弧通道一端通向底座，另一端连接等离子体喷嘴。
6.根据权利要求4所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述等离子体喷嘴垂直对向金属基体。
7.根据权利要求4所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述金属基体表面预处理与陶瓷涂层处理的间隔时间≤14h。
8.根据权利要求4所述一种利用层流等离子的陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述层流等离子发生器的噪音为30～50 dB。
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