CN108559941A - 一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制备方法 - Google Patents

一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制备方法。所述梯度金属陶瓷涂层由内层、中间层和外层组成；内层是由NiAl粉体喷涂形成；外层是由Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体和MgO粉体组成的陶瓷复合粉体喷涂形成；中间层是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷复合粉体按体积比1:0.5‑2混合喷涂形成，其中，所用陶瓷粉体的用量低于外层陶瓷粉体用量，NiAl粉体的用量低于内层NiAl粉体用量。本发明还提供高致密梯度金属陶瓷涂层的制备方法。本发明方法喷涂的梯度金属陶瓷涂层兼具高致密和高耐腐蚀性，可用于在高温工作条件下易发生点蚀和吸氧腐蚀的不锈钢汽车消音器等。

Description

一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制 备方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制备方法，属于陶瓷涂层制备技术领域。
背景技术
随着汽车工业的不断进步，汽车消声器的材质已经由铁质向不锈钢全面转变，但不锈钢汽车消声器仍然存在冷部件冷端冷凝液腐蚀失效难题。分析认为，燃油燃烧生成的氨基化合物、氯盐、碳酸或硝酸、有机酸等高浓缩腐蚀性冷凝液，在排气管高温作用下，腐蚀环境极为恶劣。特别是，氯离子一旦在不锈钢表面产生点蚀，将引发一系列的吸氧腐蚀等作用，导致汽车消声器性能快速衰减，直至腐蚀穿孔。
目前解决上述问题的方法主要集中在三个方面。一是研发新型不锈钢材料，这是目前汽车厂家通用的手段，但成效不大，新材料的研发成本也较为昂贵，大范围推广前应用成本较高；二是在不锈钢表面引入耐腐蚀涂层，尤其是陶瓷涂层。文献“曹建春,周晓龙,郭忠诚,等.不锈钢表面ZrO2涂层的制备及其性能[J].机械工程材料,2004,28(8):29-31.”采用电沉积法经热处理在不锈钢表面制备了ZrO2陶瓷涂层，该涂层提高了不锈钢的高温抗氧化性和耐蚀性能，但应用该法得到的涂层厚度较小、致密度不足，不能抵抗不锈钢汽车消声器的点蚀。现有技术还采用溶胶-凝胶法在不锈钢表面涂覆陶瓷(莫来石)涂层，涂层具有良好的耐腐蚀性，但其化学制备法生产效率极低，对工艺环境要求苛刻，不适于工业生产。参见马卉.不锈钢表面陶瓷涂层的化学制备[D].北京化工大学,2010.。
由于热膨胀系数的差异，单一的陶瓷涂层常常产生开裂。采用双层辉光渗金属方法在316L不锈钢表面渗铝，然后渗入氧气，反应生成了高抗热震和抗氧化性的氧化铝梯度涂层。梯度陶瓷涂层可以缓解涂层与基体间的残余热应力，并在表面形成残余压应力，这既可以防止涂层开裂。但该法工艺复杂，难以规模化生产，且涂层表面致密度不够，不适于汽车消声器的抗点蚀要求。参见常华.316L不锈钢表面氧化铝梯度涂层制备工艺及机理研究[D].南京航空航天大学,2007.。
综上所述，不锈钢汽车消音器的失效主要是点蚀及因此导致的吸氧腐蚀，在其表面形成一层高致密的耐腐蚀陶瓷涂层可以抑制点蚀的产生，延长消音器的寿命。现有的方法不能满足不锈钢汽车消音器的使用要求，研发新的表面高致密梯度金属陶瓷涂层技术对于制造业发展中有着重要意义，为此提出本申请。
发明内容
为了克服不锈钢汽车消音器表面易发生点蚀的问题，本发明提供了一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层，所述梯度金属陶瓷涂层由内层、中间层和外层组成；
所述内层为金属层，是由NiAl粉体喷涂形成；
所述外层为陶瓷层，是由Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体和MgO粉体组成的陶瓷复合粉体喷涂形成；其中，Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为(45-65)：(20-30)：(10-25)：(4-8)；
所述中间层为金属-陶瓷层，是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷复合粉体按体积比1:0.5-2混合喷涂形成，其中，所用陶瓷粉体的用量低于外层陶瓷粉体用量，NiAl粉体的用量低于内层NiAl粉体用量。
本发明的上述金属-陶瓷层中，金属层为NiAl层，用以增强涂层与不锈钢基体的结合；陶瓷层为Al2O3、TiO2、Cr3C2和MgO的复合材料层，形成高致密的陶瓷涂层用以抵抗点蚀；所述中间层为金属层与陶瓷层的混合，作为梯度过渡层，用以促进烧结和缓和各涂层及与不锈钢基底的残余应力。
根据本发明，优选的，所述NiAl粉体为铝包镍粉，平均粒径为10～20μm，Al含量为6-8wt％。
所述Al2O3粉体，粒径范围100-300nm；所述TiO2粉体，粒径范围0.5～2μm；
所述Cr3C2粉体，粒径范围为0.5～2μm；所述MgO粉体，粒径范围为0.5～2μm。
本发明的梯度金属陶瓷涂层是采用等离子喷涂法将各层粉体材料依次喷涂在不锈钢汽车消音器表面而形成。
根据本发明优选的，所述陶瓷复合粉体中Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为(48-55)：(23-28)：(15-20)：(5-7)。
根据本发明最优选的，所述陶瓷复合粉体中Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为50：25：18：7。
根据本发明最优选的，所述中间层是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷粉体按体积比1:1混合喷涂形成。
根据本发明，优选的，所述内层的NiA用量是中间层中NiAl用量的1.2-2.0倍(体积倍)。
根据本发明，优选的，所述中间层中陶瓷复合粉体用量是外层陶瓷复合粉体用量的40-80％体积比。
根据本发明，优选的，所述内层、外层的厚度分别是0.8-1μm、1-1.2μm。中间层的厚度根据陶瓷复合粉体用量及NiAl粉体用量而定，优选在0.5-2μm。
本发明所述不锈钢汽车消音器，其材质为400系列铁素体不锈钢、316L不锈钢、304L不锈钢材质。
根据本发明，一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层的制备方法，包括步骤：
(1)配置氧化铝分散液
称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为2-4g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌20-30min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体配比依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌15-30min，得到陶瓷粉体分散液；球磨，真空干燥、研磨、过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的40-80％体积比，并同时加入NiAl粉体1:0.5-2；按配比依次称取TiO2、Cr3C2、MgO、NiAl粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌15-30min，得到金属-陶瓷复合粉体分散液；球磨，真空干燥、研磨、过筛，得到中间层喷涂用的金属-陶瓷复合粉体。
(3)表面处理：将不锈钢汽车消音器的表面打磨、清洗、喷砂粗化、清洗处理；
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)表面处理好的不锈钢汽车消音器，然后在表面喷涂NiAl粉，再喷涂步骤(2)的中间层陶瓷-金属复合粉体，最后喷涂步骤(1)外层陶瓷复合粉体；
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，200-250℃烘干，随炉冷却后，进行火焰加热重铸，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
根据本发明的上述方法，优选的，步骤(1)中所用的聚乙二醇分子量为4000。
根据本发明，优选的，步骤(1)、步骤(2)中超声时间为20min。
根据本发明，优选的，步骤(1)、步骤(2)中所述球磨，是在球磨罐中采用氧化铝球磨48-72h，经过真空干燥24-36h后，采用200目筛过筛。进一步优选的，所述球磨的球料质量比为5：1。
根据本发明，优选的，步骤(1)、步骤(2)中所述真空干燥温度100-120℃。
根据本发明，优选的，步骤(3)的表面处理方法是：将不锈钢汽车消音器的表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨5-10min，然后用无水乙醇清洗2-3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
根据本发明的上述方法，优选的，步骤(4)中等离子喷涂气体为氩气，喷涂距离为8-11厘米。最优选喷涂距离为10厘米。
根据本发明的上述方法，优选的，步骤(5)中所述火焰加热重铸的温度为650-750℃，时间为0.5-1.5min。进一步优选，所述火焰加热重铸的温度为700℃，时间为1min。
本发明的不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层含有三层涂层。外层为纯陶瓷涂层，其中：Al2O3和TiO2为陶瓷涂层，具有良好的抗腐蚀性能；Cr3C2与Al2O3和NiAl均具有良好的润湿性，可降低陶瓷材料整体的熔点，提高涂层的致密性和结合强度；MgO是一种助熔剂，可降低喷涂时的热化学反应温度，并通过晶型转变控制成型速度和消除气孔。中间层为陶瓷-金属复合层，主要目的是缓和表层和内层间的热膨胀差异，缓和热应力，抑制涂层开裂和增加涂层强度。内层为金属层，一方面使涂层与基体间产生良好的结合，另一方面也可利用Ni-Al间的放热反应，在喷涂和火焰重铸时产生强烈的微冶金结合，达到降低涂层孔隙率的目的。三层共同作用下，获得高致密的梯度金属陶瓷涂层。
本发明方法所制备的梯度金属陶瓷涂层均匀致密，涂层与基体的结合强度高，且通过梯度设计组分使梯度金属陶瓷涂层内部的残余应力较小、外层形成残余压应力，本发明克服了不锈钢表面陶瓷涂层的致密不足、喷涂温度高、结合强度低和易开裂的缺陷，兼具高致密和高耐腐蚀性，可用于在高温工作条件下易发生点蚀和吸氧腐蚀的不锈钢汽车消音器等。
附图说明
图1是本发明制备的不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层的横剖面扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述，但不限于此。
实施例1：一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层，所述梯度金属陶瓷涂层由内层、中间层和外层组成；
所述内层为金属层，是由NiAl粉体喷涂形成；厚度为0.8μm。
所述外层为陶瓷层，是由Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体和MgO粉体组成的陶瓷复合粉体喷涂形成；其中，Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为50：25：18：7。外层厚度为1.2μm。
所述中间层为金属-陶瓷层，是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷复合粉体按体积比1:1混合喷涂形成，其中，所用陶瓷粉体的用量是外层陶瓷粉体用量的50％(体积比)。
制备步骤如下：
(1)外层陶瓷复合粉体的配制
称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为3.5g/L的分散液；按外层陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌25min，得氧化铝分散液；在按照陶瓷复合粉体比例依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌25min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝磨球球磨64h，经过温度110℃真空干燥30h后，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷复合粉体的用量为步骤(1)的50％体积比，并同时加入与陶瓷复合粉体等体积的NiAl粉体，得到用以喷涂的中间层金属-陶瓷复合粉体；
(3)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨8min，然后用无水乙醇清洗3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，再喷涂中间层金属-陶瓷复合粉体，最后喷涂外层陶瓷粉体。
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，230℃烘干，随炉冷却后，采用火焰加热700℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为19.37GPa。
梯度金属陶瓷涂层的横剖面扫描电镜照片如图1所示，涂层与基体结合紧密，其微观结构致密、完整，无气孔、裂纹等缺陷。梯度层界面清晰、平直，且由于NiAl在涂覆过程中的液相扩散作用，内外层颜色相近，由内向外依次变浅。
实施例2：一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层，包括步骤：
(1)外层陶瓷复合粉体的配制，陶瓷复合粉体Al2O3、TiO2、Cr3C2、MgO粉体的体积百分比为45：30：20：5。
称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为3g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌20min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体配比取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌20min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝球磨48h，经过105℃真空干燥24h后，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的50％体积比，并同时加入与陶瓷复合粉体等体积的NiAl粉体，得到用以喷涂的中间层金属-陶瓷复合粉体；
(3)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨10min，然后用无水乙醇清洗3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，厚度0.8μm；再喷涂中间层金属-陶瓷复合粉体厚度约1μm，最后喷涂外层陶瓷粉体，外层厚度1μm。
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，250℃烘干，随炉冷却后，采用火焰加热690℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为18.55GPa。
实施例3：
(1)称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为2.5g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌20min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体Al2O3、TiO2、Cr3C2、MgO粉体的体积百分比为60：20：13：7，依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌20min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝球磨68h，经过真空干燥36h后(干燥温度100℃)，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的60％，并同时加入与陶瓷粉体等体积的NiAl粉体，得到用以喷涂的中间层金属-陶瓷复合粉体；
(3)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨6min，然后用无水乙醇清洗2次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，内层厚度0.8μm；再喷涂中间层金属-陶瓷复合粉体，厚度约1.2μm；最后喷涂外层陶瓷粉体，外层厚度1μm。
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，220℃烘干，随炉冷却后，采用火焰加热700℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为19.81GPa。
实施例4：
(1)称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为3.5g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌30min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体Al2O3、TiO2、Cr3C2、MgO粉体的体积百分比为65：15：12：8，依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌30min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝球磨72h，经过115℃真空干燥36h后，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的70％，并同时加入与陶瓷粉体等体积的NiAl粉体，得到用以喷涂的中间层金属-陶瓷复合粉体；
(3)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨5min，然后用无水乙醇清洗2次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，内层厚度1μm；再喷涂中间层金属-陶瓷复合粉体厚度约1.4μm，最后喷涂外层陶瓷粉体，外层厚度1μm。
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，200℃烘干，随炉冷却后，采用火焰加热700℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为19.63GPa。
实施例5：
(1)称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为2.5g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌30min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体Al2O3、TiO2、Cr3C2、MgO粉体的体积百分比为55：25：15：5，依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌20min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝球磨60h，经过真空干燥30h后(干燥温度120℃)，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的40％体积比，并同时加入与陶瓷粉体等体积的NiAl粉体，得到用以喷涂的中间层金属-陶瓷复合粉体；
(3)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨10min，然后用无水乙醇清洗3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，内层厚度0.8μm；再喷涂中间层金属-陶瓷复合粉体，最后喷涂外层陶瓷粉体，外层厚度1.2μm。
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，250℃烘干，随炉冷却后，采用火焰加热680℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为18.23GPa。
对比例：不喷涂中间层
(1)称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为3.5g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌25min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体Al2O3、TiO2、Cr3C2、MgO粉体的体积百分比为50：25：18：7，依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌25min，得到陶瓷粉体分散液；采用氧化铝球磨64h，经过真空干燥30h后(干燥温度110℃)，研磨并采用200目筛过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体。
(2)不锈钢表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨10min，然后用无水乙醇清洗3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用。
(3)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(3)粗化好的不锈钢，然后表面喷涂NiAl粉，厚度1μm；再喷涂外层陶瓷粉体，厚度1μm。
(4)将喷涂好的样品放入烘箱内，230℃随炉冷却后，采用火焰加热700℃进行重铸1min，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
制品表面观察发现存在少量气孔，致密性不高，采用维氏硬度计检测涂层硬度，载荷为1N，保压15s，测得所述涂层的显微硬度为16.37GPa。

Claims (10)

1.一种不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于所述梯度金属陶瓷涂层由内层、中间层和外层组成；
所述内层为金属层，是由NiAl粉体喷涂形成；
所述外层为陶瓷层，是由Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体和MgO粉体组成的陶瓷复合粉体喷涂形成；其中，Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为(45-65)：(20-30)：(10-25)：(4-8)；
所述中间层为金属-陶瓷层，是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷复合粉体按体积比1:0.5-2混合喷涂形成，其中，所用陶瓷粉体的用量低于外层陶瓷粉体用量，NiAl粉体的用量低于内层NiAl粉体用量。
2.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于所述NiAl粉体为铝包镍粉，平均粒径为10～20μm，Al含量为6-8wt％。
3.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于所述Al2O3粉体，粒径100-300nm；所述TiO2粉体，粒径0.5～2μm；所述Cr3C2粉体，粒径为0.5～2μm；所述MgO粉体，粒径为0.5～2μm。
4.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于，所述陶瓷复合粉体中Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为(48-55)：(23-28)：(15-20)：(5-7)；优选的，所述陶瓷复合粉体中Al2O3粉体、TiO2粉体、Cr3C2粉体、MgO粉体的体积比为50：25：18：7。
5.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于，所述中间层是由NiAl粉体与外层相同组份的陶瓷粉体按体积比1:1混合喷涂形成。
6.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于，所述内层的NiA用量是中间层中NiAl用量的1.2-2.0倍体积；优选的，所述中间层中陶瓷复合粉体用量是外层陶瓷复合粉体用量的40-80％体积比。
7.如权利要求1所述的高致密梯度金属陶瓷涂层，其特征在于，所述内层、外层的厚度分别是0.8-1μm、1-1.2μm。
8.一种权利要求1-7任一项不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层的制备方法，包括步骤：
(1)配置氧化铝分散液
称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制成聚乙二醇含量为2-4g/L的分散液；按陶瓷复合粉体配比称取氧化铝，在超声和机械搅拌条件下，加入配制的聚乙二醇分散液中，超声搅拌20-30min，得氧化铝分散液；按照陶瓷复合粉体配比依次称取TiO2、Cr3C2、MgO粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌15-30min，得到陶瓷粉体分散液；球磨，真空干燥、研磨、过筛，得到外层喷涂用的陶瓷复合粉体；
(2)重复步骤(1)，其中陶瓷粉体的用量为步骤(1)的40-80％体积比，并同时加入NiAl粉体1:0.5-2，；按配比依次称取TiO2、Cr3C2、MgO、NiAl粉体，在超声和机械搅拌条件下，加入所述氧化铝分散液中，超声搅拌15-30min，得到金属-陶瓷复合粉体分散液；球磨，真空干燥、研磨、过筛，得到中间层喷涂用的金属-陶瓷复合粉体；
(3)表面处理：将不锈钢汽车消音器的表面打磨、清洗、喷砂粗化、清洗处理；
(4)采用等离子喷涂法，先用火焰预热步骤(4)表面处理好的不锈钢汽车消音器，然后在表面喷涂NiAl粉，再喷涂步骤(3)的中间层陶瓷-金属复合粉体，最后喷涂步骤(2)外层陶瓷复合粉体；
(5)将喷涂好的样品放入烘箱内，200-250℃烘干，随炉冷却后，进行火焰加热重铸，冷却后不锈钢表面形成高致密的梯度金属陶瓷涂层。
9.如权利要求8所述的不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)中所述真空干燥24-36h后，研磨，采用200目筛过筛；优选的，所述真空干燥温度100-120℃。
10.如权利要求8所述的不锈钢汽车消音器表面高致密梯度金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列条件中的一项或多项：
a.步骤(3)的表面处理方法是：将不锈钢汽车消音器的表面先依次采用100目、200目和500目砂纸各打磨5-10min，然后用无水乙醇清洗2-3次，再用刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，最后用无水乙醇清洗，晾干待用；
b.步骤(4)中等离子喷涂气体为氩气，喷涂距离为8-11厘米；
c.步骤(5)中所述火焰加热重铸的温度为650-750℃，时间为0.5-1.5min。
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