CN110129711A - 一种新型制备涂层的热喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型制备涂层的热喷涂方法，该技术制备的涂层主要起到耐腐蚀的作用。该方法主要包括以下步骤：(1)选择细小颗粒的粉末，细小颗粒可以是直径小于10μm的颗粒或者纳米颗粒；(2)将细小颗粒按照20‑40％比例溶于液体中，该液体可以是水、乙醇、甲醇；(3)在该溶液中添加防凝固剂，防止颗粒团聚或沉于液体底部；(4)用超音速火焰喷涂技术将溶液中的颗粒喷涂到零部件表面，形成一层致密的涂层。采用该种新型热喷涂方法制备涂层，所得到的涂层致密性极好，孔隙率低，进而导致耐腐蚀性非常好。能够使得零件在恶劣的环境下仍具有良好的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于热喷涂领域，主要是制备致密性高、耐腐蚀性强的涂层。
背景技术
目前，在热喷涂领域，通常只能喷涂颗粒直径在10μm以上的的粉末，在热喷涂过程中，由于粉末颗粒太小，太轻，很多颗粒无法汇聚在焰流中心，因此，很难喷涂细小颗粒甚至纳米级颗粒。为了突破这一瓶颈，采用将粉末溶于液体中，将液体作为载体，然后结合超音速火焰喷涂技术，将细小的颗粒喷涂到零件表面。将超音速火焰喷涂的特点，高速度、喷涂温度低结合细小颗粒，最大限度地保留了纳米颗粒的特点，使得获得的涂层致密性极高。由于涂层的致密性高，孔隙率低，使得腐蚀气体、介质很难侵入到涂层内部，因此涂层的耐腐蚀性极高。
发明内容
本发明的目的在于用一种新的热喷涂方法制备涂层，主要是将颗粒直径在10μm以下的细小颗粒甚至是纳米级颗粒按照一定比例溶于液体中，并添加防固剂或者安装搅拌装置，防止颗粒团聚或沉于底部。再利用超音速火焰喷涂技术喷涂溶液，将细小的颗粒甚至是纳米级颗粒通过焰流喷涂到零件表面，形成一层致密的涂层。该涂层可以是应用在半导体领域的氧化铝、氧化钇等陶瓷涂层，也可以是应用在航空领域的碳化硅耐腐蚀涂层，或者是其他领域的耐腐蚀涂层。制备该涂层的方法所具有的优点是，一方面打破了超音速火焰喷涂技术不能喷涂10μm以下甚至纳米颗粒的瓶颈；另一方面利用超音速火焰喷涂技术将用细小颗粒或纳米颗粒制备的溶液喷涂到基体表面，颗粒在液体作为载体下，在超音速火焰焰流中，高速运行冲击基体表面，能够获得高致密涂层。因此，采用本发明技术制备的涂层具有高致密、低空隙、高耐腐蚀的有点，在各个领域，对于有耐腐蚀性要求的零件上都可以得到应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型制备涂层的热喷涂方法，(1)选择细小颗粒的粉末，细小颗粒可以是直径小于10μm的颗粒或者纳米颗粒；(2)将细小颗粒按照20-40％比例溶于液体中，该液体可以是水、乙醇、甲醇；(3)在该溶液中添加防凝固剂，防止颗粒团聚或沉于液体底部；(4)用超音速火焰喷涂技术将溶液中的颗粒喷涂到零部件表面，形成一层致密的涂层。
本发明的优点是：
1.本发明是将10μm以下甚至纳米级颗粒溶于溶液中，突破了超音速火焰喷涂无法喷涂微小颗粒的瓶颈。
2.本发明利用超音速火焰喷涂技术来喷涂这小颗粒配置的液体，将超音速火焰喷涂的优势和小颗粒的优势结合在一起，可获得超致密、耐腐蚀涂层。
3.本发明喷涂的涂层可以是陶瓷层，也可以是其他耐腐蚀涂层，可以应用在各个领域，起耐腐蚀作用。
附图说明
图1本发明喷涂示意图。
具体实施方式
结合附图和实例对本发明方案进行详细描述。
实施例一
首先，选择商业氟化钇粉末，其颗粒直径在2.5μm左右，粉末纯度是≥99.9％，将其溶于乙醇中，颗粒浓度为30％左右，然后添加少量防凝固剂，防止颗粒聚集。
其次，用激光技术在零件需要喷涂的地方进行纹理处理，以增加其表面粗糙度，将不需要喷涂的地方进行遮蔽。
再次，将超音速火焰喷涂技术和配置的溶液相连接，喷涂氟化钇涂层。得到的涂层厚度为200μm左右。
最后，将遮蔽保护去掉。用盐酸进行涂层的耐腐蚀性测试，该涂层的耐腐蚀性高达4小时，测定涂层的孔隙率小于1.5％。由于超音速火焰喷涂速度快，温度低，能够最大限度地保留了细小颗粒和纳米颗粒的特性，同时以高速度将颗粒冲击到基体表面，使得涂层和基体间的结合力更高。这样，采用该技术获得的涂层不仅可以获得高致密、高耐腐蚀性涂层，同时涂层与基体间的结合也高。
实施例二
首先，选择碳化硅商业用粉末，颗粒直径是纳米级的，纯度是≥99％，将其溶于水中，颗粒浓度为25％，然后添加少量防凝固剂，防止颗粒聚集。
其次，将需要喷涂的地方进行喷涂，以增加表面粗糙度。
最后，将所配置的溶液和超音速火焰喷涂技术相连接，在喷涂过程中，不断搅拌溶液，防止颗粒沉积在溶液底部。在基体表面形成约150μm的碳化硅涂层。
利用该技术制备的碳化硅涂层，具有很好的耐腐蚀性，该涂层可以替换硬铬，环保，可应用各个领域。
如图1所示，其中细小颗粒甚至纳米颗粒液体1通过溶液输送管路2传送至超音速火焰喷枪5，超音速火焰喷枪5与喷涂用气体3和喷涂用冷却水4连接，超音速火焰喷枪5将喷涂焰流6喷洒到待喷涂的零件7上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本分发明，对于本领域技术人员来说，本发明可能有各种变化和组合。本发明主要用于在各个领域，对耐腐蚀性有要求的零部件，例如在半导体领域，半导体设备刻蚀腔内的一些铝制零部件。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征包括：
(1)选择细小颗粒的粉末，细小颗粒可以是直径小于10μm的颗粒或者纳米颗粒；
(2)将细小颗粒按照20-40％比例溶于液体中，该液体可以是水、乙醇、甲醇；
(3)在该溶液中添加防凝固剂，防止颗粒团聚或沉于液体底部；
(4)用超音速火焰喷涂技术将溶液中的颗粒喷涂到零部件表面，形成一层致密的涂层。
2.如权利要求1所述的一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征在于，所述步骤(1)中，细小的颗粒是指超音速火焰喷涂无法喷涂的小直径颗粒粉末，一般在10μm以下甚至纳米级颗粒。
3.如权利要求1所述的一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将细小颗粒甚至是纳米级颗粒溶于液体中，该液体可以是水、乙醇、甲醇等液体，溶液比例低于50％，具体配置比例和液体选择依据粉末类型而定。
4.如权利要求1所述的一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在溶液中可添加少许防凝固剂，防止液体中的颗粒团聚；或者在溶液装置内安装搅拌装置，也可以防止颗粒团聚或者颗粒沉于溶液底部，最终目的是使颗粒能够均匀分布在液体中。
5.如权利要求1所述的一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征在于，所述步骤(4)中，利用超音速火焰喷涂技术将溶液中的细小颗粒喷涂到零部件基体表面，形成一层致密的涂层，该涂层可以是氧化钇等陶瓷涂层，也可以是碳化硅涂层。
6.如权利要求1所述的一种新型制备涂层的热喷涂方法，其特征在于，由于该种热喷涂方式喷涂的可以最大限度地保留纳米颗粒的特性，使得所获得的涂层致密性极高，耐腐性优异。
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