CN108359927B - 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法 - Google Patents

一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108359927B
CN108359927B CN201810421714.8A CN201810421714A CN108359927B CN 108359927 B CN108359927 B CN 108359927B CN 201810421714 A CN201810421714 A CN 201810421714A CN 108359927 B CN108359927 B CN 108359927B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
nicr
coating
spraying
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810421714.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108359927A (zh
Inventor
董天顺
王冉
李国禄
底月兰
刘利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201810421714.8A priority Critical patent/CN108359927B/zh
Publication of CN108359927A publication Critical patent/CN108359927A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108359927B publication Critical patent/CN108359927B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明为一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法。该方法首先将Ni‑Cr合金粉和Al2O3粉进行机械混合，并采用超声震荡制得NiCr/Al2O3复合粉，再采用等离子喷涂合成了NiCr含量在10‑30％的NiCr/Al2O3复合涂层。本发明提高了Al2O3涂层的结合强度，克服了氧化铝涂层在强酸环境下的耐腐蚀性能丢失的缺陷。

Description

一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及用NiCr/Al2O3对金属材料的镀覆，具体地说是NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法。
背景技术
金属材料的磨损、腐蚀问题是当今材料科学与工程领域不可忽略的问题。对因磨损、腐蚀等原因所造成的金属材料失效研究表明，这些失效大都发生在材料的表面，进而严重影响材料的使用寿命。因此，提高金属材料的耐磨、耐蚀性，主要是提高金属材料的表面性能。 Al2O3陶瓷涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温氧化的性能特点，被广泛应用于航空航天、机械化工、钢铁冶金等多个领域。但是其耐腐蚀性是表现在常规环境的耐化工介质和化工气体的腐蚀或冲蚀，但在强酸环境下其耐蚀性表现并不优良，而NiCr合金涂层在强酸环境能够表现出优良的耐腐蚀特性，但其耐磨损、耐高温氧化却不如氧化铝陶瓷涂层。因此，可以通过往 Al2O3涂层中添加“第二相”NiCr来增加Al2O3涂层在强酸环境下的耐蚀性，同时可以提高涂层的结合强度。
目前，国内外关于制备Al2O3涂层及NiCr涂层的主要方法有等离子喷涂法、物理涂覆法、微合金化法、气相沉积法。
(1)等离子喷涂法：即以等离子焰流作为热源和动力源，加热、加速材料子，(包括粉体、液滴)进行热喷涂的工艺方法。CN201510691307.5公开了一种等离子喷涂高结合强度氧化铝涂层的工艺方法。该工艺过程包括：选用Ni合金作为基体，喷涂前对基体进行清洁粗糙化处理，然后预热喷涂Ni-5Al底层，之后控制喷涂的工艺参数喷涂Al2O3-3TiO2面层，最后得到了结合强度在35-39MPa的高结合强度的氧化铝涂层。通过该方法得到的氧化铝涂层在结合强度上有明显提升，但是对于涂层的力学性能上并没有得到明显的改善，且对于氧化铝涂层的耐蚀性也并没有起到提升作用.CN201610554995.5公开了一种纯氧化铝涂层的超音速喷涂工艺。其工艺过程主要是：喷涂前将氧化铝粉末在80-90℃的烘箱内烘干1-2小时，之后对要喷涂的零件表面进行清洗去污，然后将非喷涂面进行保护起来，以便后续的试样检测，再然后进行一定压力的吹砂处理，使得喷涂的表面有一定的粗糙度，最后进行喷涂。通过该工艺得到了纯的氧化铝涂层，其孔隙率低，涂层组织致密无裂纹。但是超音速喷涂的工艺过程成本高，适用于航空航天高科技领域，对于普通的机械材料材料表面改性并不适合。
CN200710175633.6公开了一种高性能NICR基纳米陶瓷涂层的制备方法。该方法采用超音速喷涂，分别使用了微米级和纳米级两种尺寸的Ni-Cr粉体，喷涂基体为20#钢，并且在喷涂前对用棕刚玉粉基体进行半分钟的喷砂处理，最后进行喷涂得到了0.3-0.5毫米的NiCr 基陶瓷涂层。通过超音速等离子喷涂得到的涂层组织致密，显微硬度较高，但是喷涂所用的纳米级NiCr粉体制备困难，成本较高，不适合常规的材料表面改性。曹帅等【曹帅，刘伟，巫绍平.等离子喷涂NiCr涂层的耐强酸腐蚀性能的研究.苏州：苏州市职业大学学报，2012,02】通过等离子喷涂在Q235基体上制备了NiCr涂层，并用E-44型环氧树脂与低分子650#聚酰胺1∶1配比进行封孔，所得到的涂层耐腐蚀性较强，但其综合力学性能较低。王建红等【王建红，孙红军.不同电流下等离子喷涂Ni-Al/Al2O3涂层的组织结构影响研究】通过等离子喷涂制备了Ni-Al/Al2O3复合涂层。其选用的NiAl和Al2O3粉末质量比例为85％：15％，所得的涂层组织较为致密，呈片层状结构，但孔隙率较高。
(2)物理涂覆法：即将需要得到的涂层原料配制成一定的浆液或加入一定的粘胶液，然后直接涂刷在基体表面，通过烘干或热处理直接在基体表面形成涂层。CN201310517848.7公布了一种金属基体表面氧化铝涂层及其制备方法的工艺，所选用的金属基体是铬氏硬度＜40 的碳钢、结构钢等合金材料。首先将水、铝的有机醇化合物和无机酸按照比例加热搅拌获得氧化铝溶胶，之后将溶胶进行水热处理，再将水热处理后的溶胶在金属基体表面进行多次涂覆干燥，最后500℃以下的高温环境中进行煅烧处理，获得具有一定厚度的、致密的γ相氧化铝涂层。通过物理涂覆得到的涂层虽然工艺简单，但是得到的涂层结合强度明显较低，且抗热震性较差。
(3)微合金化处理：其为表面合金化和表面预处理前的一种结合，主要是电化学沉积的过程。CN201410743960.7公布了一种在铜表面制备NiCr耐磨涂层的工艺方法。主要步骤包括：1)铜表面预处理过程；2)NiCr沉积电极的准备及其处理过程；3)耐磨Ni/Cr涂层的制备过程。该方法的工艺过程简单，涂层相对致密，但是综合性能不如与Al2O3的复合涂层。
(4)气相沉积法：可以分为化学气相沉积法和物理气相沉积法两种。
化学气相沉积法：即CVD法，是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学应，并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。首先将含有构成涂层元素的化合物或单质原料注入到放置有基底的反应室内，然后原料发生分解、合成、扩散、吸附等过程，最终在基体表面形成薄膜。CN201180028307.7 公开了一种织构化的氧化铝层的制备方法。主要是通过制造包含基于烧结碳化物、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼的材料的主体的切削工具刀片，在50至150毫巴的气体压力下，在混合的 H2、CO2、CO、H2S、HCl和AlCl3中，在950℃至1050℃的温度下，通过化学气相沉积，在所述主体上沉积包含至少一个α-Al2O3层的硬质耐磨涂层。CN201310674797.9也公布了一种氧化铬和氧化铝复合涂层及其制备方法，其中也包括化学气相沉积法。主要有如下步骤：基体经过清洗后，放入反应室；以乙酰丙酮铬和乙酰丙酮铝金属前驱体，采用H2作为载气，H2O 作为反应气体；通过改变乙酰丙酮铬和乙酰丙酮铝的挥发温度以及H2载气流量，调节沉积复合涂层中氧化铬和氧化铝的组成比，最后在基体上形成氧化铬和氧化铝的复合涂层。通过化学气相沉积得到的涂层厚度有限，且工艺过程复杂不环保。该专利中还包含了采用物理气相沉积中的反应磁控溅射方法获得了氧化铬/氧化铝的复合涂层。通过该专利方法得到的复合涂层优势在于其明显的阻氢渗透特性，但是其他性能并不明显。
物理气相沉积法：即PVD法，与化学气相沉积法相对应，是指在真空条件下，采用物理方法，将材料源—固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体或等离子体过程在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。CN201310048106.4公布了一种钢基体钢基体表面氧化铝涂层的制备方法，其特征是利用热蒸发方法在结构钢表面沉积一层厚度的铝镀层，然后通过保护气后退火获得氧化铝涂层。虽然通过热蒸发得到的涂层组织相对致密，但其结合强度较低，抗热震性差。
CN201611079997.X公开了一种铌基表面抗氧化自愈合Cr/NiCr涂层的制备方法，其采用的是磁控溅射，首先通过Cr靶对铌基体表面进行轰击清洗，之后沉积Cr过渡层，然后利用电弧Cr靶和Ni靶在过渡层表面沉积NiCr涂层，之后再用Cr靶对NiCr中间复合层进行表面轰击和溅射，这样反复用Cr靶和Ni靶进行轰击和溅射最后得到了厚度不低于15μm的多层Cr/NiCr复合涂层。通过该方法所得涂层组织致密，但是工艺复杂，若要获得更厚的涂层耗费太大，成本较高，不适合制备较厚的涂层。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术存在的不足，提供NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法。该方法首先将Ni-Cr合金粉和Al2O3粉进行机械混合，并采用超声震荡制得NiCr/Al2O3复合粉，再采用等离子喷涂合成了NiCr含量在10-30％的NiCr/Al2O3复合涂层。本发明提高了Al2O3涂层的结合强度，克服了氧化铝涂层在强酸环境下的耐腐蚀性能丢失的缺陷。
本发明所采用的技术方案是：
一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将NiCr粉和Al2O3粉混合组成混合粉料，之后再加入粘结剂；然后超声震荡15～25分钟，再通过机械混合得到NiCr/Al2O3复合粉；
其中，NiCr粉的粒度为5微米～15微米，Al2O3粉的粒度为0.07微米～1微米；混合料粉中，NiCr合金粉占混合料粉总质量的10～30％；所述的NiaCrb粉中，a和b为元素成分占NiaCrb粉的质量百分比，a＝20～80,b＝80～20,a+b＝100；粘接剂质量比是混合料粉∶粘结剂＝100:1；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的金属基体材料表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂粘结底层，完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，将第一步中得到的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的金属基体材料表面，涂层厚度在150～250μm，从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层；
其中，喷涂功率在28～45KW，喷涂距离80～120mm，氩气送粉气流量为0.3～1.5m3/h，氢流量为1.0m3/h。
所述的粘结剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
所述粘结底层材料是：NiAl、NiCrAl、FeAl或NiCrAlY，厚度在50-100μm。
所述的金属材料基体为钢、铸铁、铝合金、钛合金或镍基高温合金。
所述的NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法中，所涉及的原料均为工质材料或从商购获得。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明突出的实质性特点是：本发明方法利用NiCr/Al2O3复合粉通过等离子喷涂在金属材料的表面形成一层耐强酸环境腐蚀的NiCr/Al2O3复合涂层。同时，所得复合涂层的孔隙率较低，结合强度较高。
与现有技术相比，本发明的显著进步在于：
(1)本发明首次采用NiCr/Al2O3复合粉对金属基体表面进行镀覆，通过加入不同含量的 NiCr合金粉来增加氧化铝涂层在强酸环境下的耐腐蚀性能，克服了单一氧化铝涂层在强酸环境下耐腐蚀性能丢失的缺陷。
(2)采用本方法制备的NiCr/Al2O3复合涂层具有较高的致密度、耐磨抗蚀性、抗氧化性以及较高的结合强度。具体为：
首次通过添加一定比例的NiCr合金粉，通过机械混合的方式使其与Al2O3粉末充分混合均匀，然后通过等离子喷涂在金属材料表面形成NiCr/Al2O3复合涂层，其可以显著提高传统单一Al2O3涂层在强酸环境下的耐腐蚀性。通过观察喷涂后涂层的XRD图谱，发现涂层主相为 Al2O3，其次是Al-Ni-Cr间的化合物相，其中Ni-Cr间的化合物一个很显著的特性就是在强酸环境的耐腐蚀性以及较高的抗氧化特性；同时由于NiCr合金粉的熔点相对较低，在喷涂过程中以熔融态铺展开来，可以充分融入到涂层内，降低了传统单一Al2O3陶瓷涂层的孔隙率，而观察涂层的SEM照片也可以看出，涂层与基体的结合非常紧密，涂层孔隙较少，即孔隙率相对较低，致密度较高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为实施例2所制得的NiCr/Al2O3复合涂层的SEM图。
图2为实施例2所制得的NiCr/Al2O3复合涂层的高倍放大SEM图。
图3为实施例2所制得的NiCr/Al2O3复合涂层的XRD图谱。
图4为实施例2所制得的NiCr/Al2O3复合涂层的动电位极化曲线图与Al2O3涂层的动电位极化曲线图对比。
具体实施方式
实施例1
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为10％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为90％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为10:90，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层。涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右，从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例2
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
图1为本实施例制得的NiCr/Al2O3复合涂层的SEM图。可以看出，涂层厚度达到200微米涂层致密度高，涂层孔隙率较低，涂层与基体结合良好。
图2为本实施例所得到的NiCr/Al2O3复合涂层的高倍放大SEM图。从该高倍放大SEM图中可以看出，涂层呈现河流状层叠分布。NiCr/Al2O3复合粉经过等离子焰流加热后均匀层叠铺展形成复合涂层，涂层的孔隙率较低，在酸性环境下的耐蚀性得到进一步提高。
图3为本实例制得的NiCr/Al2O3复合涂层的XRD图谱。由该XRD图谱可以看出，该NiCr/Al2O3复合涂层主要有Al2O3组成，其次是Al-Ni-Cr的化合物组成的相成分。可以看出，通过等离子喷涂方法，可以在钢基体上形成以Al2O3为主、NiCr为第二相的复合涂层。
图4为本实施所制得的NiCr/Al2O3复合涂层与Al2O3陶瓷涂层在电解质溶液为65％硝酸的的动电位极化曲线图与Al2O3涂层的动电位极化曲线图对比。从图中可以明显看出，氧化铝涂层在强酸环境中的自腐蚀电位远低于NiCr/Al2O3复合涂层的自腐蚀电位，即NiCr合金层的加入明显提高了Al2O3涂层在强酸环境下的耐腐蚀性能。
实施例3
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率28KW，喷涂距离80㎜，氩气送粉流量为1.0m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例4
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率45KW，喷涂距离120㎜，氩气送粉流量为1.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例5
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为20％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为80％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为20:80，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右，从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例6
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr20粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr20合金粉占原料粉总质量的重量百分比为30％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为70％，NiCr20和Al2O3之间的重量比例则为30:70，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为1.0m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右，从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例7
除金属基体材料为钛合金，粘结底层材料为NiCrAl，其他工艺同实施例2。
实施例8
除涂层喷涂功率为40KW外，其他工艺同实施例2。
实施例9
除金属基体材料为铸铁，粘结底层为NiCoCrAlYTa底层之外，其他工艺同实施例2。
实施例10
除金属基体材料为铝合金，粘结底层材料为FeAl，其他工艺同实施例2。
实施例11
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr50粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr50合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr50和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例12
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr60粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr60合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr60和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉气流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
实施例13
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将粒度范围在5微米～15微米之间的NiCr80粉、粒度范围在0.07微米～1微米之间的 Al2O3粉均匀混合成混合料粉。其中，NiCr80合金粉占原料粉总质量的重量百分比为15％，Al2O3粉占原料粉总质量的重量百分比为85％，NiCr80和Al2O3之间的重量比例则为15:85，再均匀混合入重量比是料粉∶聚乙烯醇＝100:1的粘结剂，超声震荡二十分钟，然后通过机械混合普通搅拌90min，由此配制成用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的45#钢表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂 NiAl底层，涂层厚度在70μm左右，喷涂功率30KW，喷涂距离120㎜。由此完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，所选用的工艺参数是：功率35KW，喷涂距离100㎜，氩气送粉流量为0.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h。将第一步中配制出的用于热喷涂的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的45#钢基体表面，涂层厚度在200μm左右。从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层。
上述实施例中所述的原料均从商购获得，所述的喷砂处理工艺、喷涂一层合金底层工艺和等离子喷涂工艺均是本领域现有的熟知的工艺。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (3)

1.一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
第一步：配制用于等离子喷涂的NiCr/Al2O3复合粉；
将NiCr粉和Al2O3粉混合组成混合料粉，之后再加入粘结剂；然后超声震荡15～25分钟，再通过机械混合得到NiCr/Al2O3复合粉；
其中，NiCr粉的粒度为5微米～15微米，Al2O3粉的粒度为0.07微米～1微米；混合料粉中，NiCr粉占混合料粉总质量的10～30％；所述的NiCr粉为NiaCrb粉，其中，a和b为元素成分占NiaCrb粉的质量百分比，a＝20～80,b＝80～20,a+b＝100；粘结剂质量比是混合料粉∶粘结剂＝100:1；
第二步，金属基体材料预处理：
对所需涂层的金属基体材料表面进行喷砂处理，随后在喷砂处理后的金属基体材料表面喷涂粘结底层，完成金属基体材料预处理；
第三步，NiCr/Al2O3复合涂层的制备
采用等离子喷涂的方法，将第一步中得到的NiCr/Al2O3复合粉喷涂在第二步中经过预处理的金属基体材料表面，涂层厚度在150～250μm，从而制备形成NiCr/Al2O3复合涂层；
其中，喷涂功率在28～45KW，喷涂距离80～120mm，氩气送粉流量为0.3～1.5m3/h，氢气流量为1.0m3/h；
所述的粘结剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
2.如权利要求1所述的NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法，其特征为所述粘结底层材料是：NiAl、NiCrAl、FeAl或NiCrAlY，厚度在50-100μm。
3.如权利要求1所述的NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法，其特征为所述的金属基体材料为钢、铸铁、铝合金、钛合金或镍基高温合金。
CN201810421714.8A 2018-05-04 2018-05-04 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法 Active CN108359927B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810421714.8A CN108359927B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810421714.8A CN108359927B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108359927A CN108359927A (zh) 2018-08-03
CN108359927B true CN108359927B (zh) 2020-01-21

Family

ID=63011850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810421714.8A Active CN108359927B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108359927B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109750247B (zh) * 2019-01-07 2021-06-15 江苏新宇生物科技有限公司 一种复合材料涂层及其制备方法
CN109504932B (zh) * 2019-01-17 2021-07-20 河北工业大学 一种耐cmas高温腐蚀复合热障涂层的制备方法
CN110863165A (zh) * 2019-12-06 2020-03-06 中国石油集团西部钻探工程有限公司 自抛光防腐防垢涂层及其制备方法
CN111097903A (zh) * 2020-02-25 2020-05-05 邵阳学院 一种用于制备热喷涂涂层的核壳结构粉体及其制备方法
CN113694928B (zh) * 2020-05-06 2023-04-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属催化剂及其制备方法与应用
CN114068273B (zh) * 2020-07-31 2024-04-05 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种零部件及其制备方法和等离子体反应装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808490A (en) * 1983-12-28 1989-02-28 Hitachi Metals, Ltd. Plasma sprayed film resistor heater
CN101580938A (zh) * 2009-06-19 2009-11-18 吉林大学 一种氧化铝陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层制备方法
CN104438339A (zh) * 2014-10-16 2015-03-25 绍兴斯普瑞微纳科技有限公司 一种轧辊修复层及修复轧辊的方法
CN105132852A (zh) * 2015-08-26 2015-12-09 航天材料及工艺研究所 一种火焰喷涂制备Al/Al2O3多功能涂层的方法
CN107287552A (zh) * 2017-07-17 2017-10-24 河北工业大学 硼化铬基涂层的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808490A (en) * 1983-12-28 1989-02-28 Hitachi Metals, Ltd. Plasma sprayed film resistor heater
CN101580938A (zh) * 2009-06-19 2009-11-18 吉林大学 一种氧化铝陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层制备方法
CN104438339A (zh) * 2014-10-16 2015-03-25 绍兴斯普瑞微纳科技有限公司 一种轧辊修复层及修复轧辊的方法
CN105132852A (zh) * 2015-08-26 2015-12-09 航天材料及工艺研究所 一种火焰喷涂制备Al/Al2O3多功能涂层的方法
CN107287552A (zh) * 2017-07-17 2017-10-24 河北工业大学 硼化铬基涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108359927A (zh) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108359927B (zh) 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法
CN111334743B (zh) 硼化锆-碳化锆-碳化硅复合涂层的制备方法
Garcia et al. Thermal barrier coatings produced by chemical vapor deposition
CN111235511B (zh) 多元陶瓷复合涂层的制备方法
CN103484814B (zh) 硼化钛基无机复合材料涂层的制备方法
EP0969117A2 (en) Method of forming a thermal barrier coating system
CN109844177A (zh) 陶瓷材料的热喷涂
CN101590558B (zh) 反应氮弧堆焊碳氮化钛增强钛基复合涂层制备方法
KR20070055330A (ko) 용사 재료, 용사처리된 코팅, 용사 방법 및 용사 코팅된가공물
CN103590008B (zh) 一种在TiAl合金和MCrAlY涂层间制备Al2O3扩散障的方法
CN107699840A (zh) 多孔氧化锆热障涂层的制备方法
CN107022730B (zh) 一种低压等离子喷涂TiN涂层的方法
CN111270190B (zh) 高熵陶瓷-氧化铝复合涂层的制备方法
CN111334742B (zh) 过渡族金属难熔化合物陶瓷复合涂层的制备方法
Song Hydrogen permeation resistance of plasma-sprayed Al2O3 and Al2O3–13wt.% TiO2 ceramic coatings on austenitic stainless steel
CN101310969B (zh) 一种用于Ti-Al合金的Al/Al2O3/MCrAlY复合涂层及制备方法
CN111363998B (zh) 多孔金属-陶瓷纳米复合热障涂层的制备方法
CN102560338B (zh) 一种金属陶瓷涂层及其制备方法
CN102869807B (zh) 二硼化钛靶子
CN113355625A (zh) 一种NbC增强的高熵合金基复合涂层及其制备方法
Li et al. Heat-induced interface-coupling behaviour of thermally sprayed Cu/ceramic coatings
WO1996015284A1 (en) Method of producing reactive element modified-aluminide diffusion coatings
CN101294284A (zh) 一种耐冲蚀抗疲劳等离子表面复合强化方法
CN107287547A (zh) 硼化钽复合涂层的制备方法
CN107287552A (zh) 硼化铬基涂层的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant