CN115961283A - 一种合金表面用防护涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种合金表面用防护涂层的制备方法，包括：采用超音速火焰喷涂在合金基体（10）表面制备粘接层（20）；采用等离子喷涂在粘接层（20）表面依次制备第一陶瓷层（31）、第二陶瓷层（32）与第三陶瓷层（33）所组成的梯度陶瓷中间层；采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面制备硬质薄膜层（40）；其中，第一陶瓷层（31）、第二陶瓷层（32）与第三陶瓷层（33）均由Al2O3‑TiO2氧化物组成，且由第一陶瓷层（31）至第三陶瓷层（33）中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势。该方法制备得到的防护涂层在高温、高载荷作用下耐磨耐蚀性能优异，同时该方法制备得到的防护涂层不会出现分层、剥落、开裂、失效等问题。
Description
技术领域
本发明涉及合金表面处理技术领域，具体涉及一种合金表面用防护涂层的制备方法。
背景技术
目前，随着各行业对合金的应用日益增加，对合金性能的要求也越来越高；为了增加合金的硬度、提高合金的使用寿命，同时增加合金的耐磨耐蚀性能，现有技术通常对合金表面进行改性，使其具备优异的性能。目前，常见的合金表面改性主要包括气相沉积、阳极氧化、电镀、激光表面处理、等离子喷涂与离子注入等。利用物理气相沉积技术在合金表面制备如CrN、TiN、DLC等高熔点硬质膜，具有沉积温度低、沉积效率快、结构致密等优点，常用于合金表面改性；但是，由于硬质膜与合金之间硬度、模量、热膨胀系数等差异较大，若直接将高熔点的硬质膜沉积在合金表面，会导致薄膜承载力低，高温、高载作用下易发生开裂甚至分层失效，导致硬质膜在高温、高载等苛刻工况下的实际应用受限。
近年来，针对硬质膜的薄、脆、承载力低和热膨胀系数不匹配等问题，早期多采用低温渗碳、等离子体渗氮、碳氮共渗和离子注入等表面硬化处理技术来改善合金基底对硬质膜的支撑作用及膜-基结合强度；然而，此类技术制备的硬化层存在脆性大、韧性差且厚度小等缺点，对薄膜性能的提升空间比较有限，在高接触应力条件下，合金基底仍会发生塑性变形而出现薄膜开裂甚至脱落的问题。热喷涂陶瓷涂层具有结合强度高、硬度大、致密，化学稳定性好等优点，如热喷涂Al2O3陶瓷层，常用于合金表面的耐磨耐蚀性能防护；并且，陶瓷涂层与硬质膜的热膨胀系数更接近，高温下硬质膜与中间层间的内应力更低，能够有效解决硬质膜与合金基体表面之间内应力大、结合强度低的问题。然而，目前却鲜有报道采用陶瓷层作为中间层来改善气相沉积的硬质膜在高温、高载作用下发生开裂或分层失效等问题；这是由于采用陶瓷层作为中间层存在以下几个问题：一是陶瓷层绝缘性好、无法在气相沉积硬质薄膜时施加有效偏压，导致陶瓷层与硬质薄膜层之间结合强度低、重载下易发生剥落失效；二是陶瓷涂层脆性大、韧性差，重载下易出现开裂，进而引发陶瓷层表面沉积的硬质薄膜层跟随开裂；三是热喷涂常规陶瓷层会出现诸多微米级孔隙、硬质膜无法完全覆盖陶瓷层孔隙，不进行封孔处理会导致涂层腐蚀、脱落，影响合金的整体性能，进行封孔处理工艺复杂、涂层制备效率低、增加生产成本。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种合金表面用防护涂层的制备方法，该方法制备得到的防护涂层在高温、高载荷作用下耐磨耐蚀性能优异，同时该方法制备得到的防护涂层不会出现分层、剥落、开裂、失效等问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：包括：采用超音速火焰喷涂在合金基体表面制备粘接层；采用等离子喷涂在粘接层表面依次制备第一陶瓷层、第二陶瓷层与第三陶瓷层所组成的梯度陶瓷中间层；采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层表面)制备硬质薄膜层；
其中，第一陶瓷层、第二陶瓷层与第三陶瓷层均由Al2O3-TiO2氧化物组成，且由第一陶瓷层至第三陶瓷层中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势。
作进一步优化，所述超音速火焰喷涂制备粘接层前，首先采用乙酸乙酯对合金基体表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体进行烘干、烘干温度为40～60℃；然后，再利用喷砂机对合金基体待处理表面进行喷砂粗化。
优选的，所述喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.5MPa～0.7MPa，喷砂距离50mm～150mm。
作进一步优化，所述合金基体采用不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金中的任一种。
作进一步优化，所述粘接层采用NiCrAlY、NiCoCrAlY合金中的任一种；粘接层的厚度为50～80μm；超音速火焰喷涂制备粘接层的工艺参数为：喷涂距离220～230mm，送粉速率25～30g/min；氧气压强10.8～11.2bar，氧气流量42～50FMR；甲烷燃料压力7.4～7.8bar，甲烷燃气流量58～66FMR；压缩空气压力7.0～7.4bar，压缩空气流量42～50FMR。
作进一步优化，所述陶瓷中间层总厚度为100～150μm；第一陶瓷层包括(100％-x)Al2O3-xTiO2、厚度为35～50μm，第二陶瓷层包括(100％-y)Al2O3-yTiO2、厚度为35～50μm，第三陶瓷层包括(100％-z)Al2O3-zTiO2、厚度为35～50μm；其中，x＝35～45％，y＝20～25％，z＝13～15％。
作进一步优化，所述等离子喷涂制备陶瓷中间层的工艺参数为：第一陶瓷层等离子喷涂的工艺参数为：功率28～30kW，送粉速率50～55g/min，喷涂速度400mm/s，喷涂距离90～100mm；第二陶瓷层等离子喷涂的工艺参数为：功率32～34kW，送粉速率50～55g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离为90～100mm；第三陶瓷层等离子喷涂的工艺参数为：功率36～38kW，送粉速率50～55g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离90～100mm。
作进一步优化，所述等离子喷涂制备陶瓷中间层与多弧离子镀制备硬质薄膜层之间，还进行陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层表面)的磨削抛光，采用抛光设备将陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层表面)磨削抛光至Ra≤1μm。
作进一步优化，所述硬质薄膜层采用CrN、TiN、AlCrN、TiNC、TiCrN、DLC中的任一种；硬质薄膜层厚度为3～8μm；多弧离子镀制备硬质薄膜层的工艺参数为：电流30～40A，偏压-400～-600V，真空度4.7×10-4Pa，沉积时间2～4h，温度300～450℃。
本申请通过特定比例的TiO2粉体与Al2O3粉体混合、制备获得具有梯度的Al2O3-TiO2陶瓷氧化层，作为粘接层与硬质薄膜层之间的中间层，具有以下几个作用：一是利用由合金基体向外依次递增的Al2O3含量、形成具有特定的硬度梯度(Al2O3硬度＞TiO2硬度，Al2O3含量增加、氧化陶瓷层的硬度增加)，从而对硬质薄膜层形成硬度支撑，避免高温、高载荷情况下涂层出现开裂；二是利用陶瓷层形成的梯度、减小三层陶瓷层相互之间的内应力，从而获得结合强度高、连接紧密的中间层；三是利用逐渐降低的TiO2含量、形成特定的致密度梯度(等离子喷涂过程中，部分TiO2渗入Al2O3晶格中产生固溶、使得TiO2粘接在Al2O3的颗粒之间、增加陶瓷层的致密性)，进而利用相对致密的内层陶瓷层对外层陶瓷层进行封孔、无需多余封孔处理手段，即可增加涂层整体的耐蚀性能；四是利用逐渐降低的TiO2含量、形成特定的导电性梯度(TiO2具有半导体特性、将TiO2掺杂至Al2O3中能够获得一定导电性)，从而为物理气相沉积(主要是多弧离子镀)制备硬质薄膜层的过程中提供有效偏压、便于硬质薄膜层在陶瓷中间层表面的沉积，提高两者之间的结合强度；五是利用陶瓷中间层表层孔隙、配合特定梯度含量的Al2O3-TiO2陶瓷粉末，使得硬质薄膜层具有不同生长速率，进而使得硬质薄膜层形成孔隙+凹坑的结构，利用孔隙+凹坑表面吸附并存储润滑油，在摩擦截面间形成润滑膜，提高涂层整体的减磨性能。
本发明具有如下技术效果：
本申请通过在合金基体表面依次利用超音速火焰喷涂制备粘接层、利用等离子喷涂制备陶瓷中间层、利用多弧离子镀制备硬质薄膜层，同时陶瓷中间层为Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势的梯度层结构，从而有效形成硬度梯度、致密度梯度与导电性梯度，通过硬度梯度实现陶瓷中间层对硬质薄膜层的有效支撑，通过致密度梯度在不封孔处理的情况下、实现内层对外层封孔的陶瓷层结构，通过导电性梯度为多弧离子镀沉积硬质薄膜层提供有效偏压；同时，利用梯度陶瓷中间层，有效降低陶瓷中间层各层之间的内应力、提高陶瓷中间层各层之间的结合强度。此外，通过连续变化的梯度与免封孔处理，使得陶瓷中间层表面形成微米级孔隙、从而确保气相沉积硬质薄膜层时、硬质薄膜层生长出孔隙，配合硬质薄膜在Al2O3与TiO2两种陶瓷材料上的不同生长速率，使得硬质薄膜层表面形成孔隙+凹坑的结构，进而在陶瓷层底层确保耐蚀性的前提下，利用孔隙+凹坑表面吸附并存储润滑油，在摩擦截面间形成润滑膜，增强涂层的减磨性能。
本申请方法制备获得的防护涂层各层之间结合强度高、连接紧密，不会在高温、高载荷条件下出现分层、剥落、脱离、开裂、失效等问题，具有优异的耐磨耐蚀性能。
附图说明
图1为本发明实施例中防护涂层的结构示意图。
其中，10、合金基体；20、粘接层；31、第一陶瓷层；32、第二陶瓷层；33、第三陶瓷层；40、硬质薄膜层。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步描述：
实施例1：
如图1所示：一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：
包括：
合金基体10采用铝合金；
步骤A、喷涂前表面处理：首先采用乙酸乙酯对合金基体10表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体10进行烘干、烘干温度为40℃；然后，再利用喷砂机对合金基体10待处理表面进行喷砂粗化，喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.5MPa，喷砂距离50mm。
步骤B、采用超音速火焰喷涂在合金基体10表面制备粘接层20：粘接层20采用NiCrAlY合金；粘接层20的厚度为50μm；超音速火焰喷涂制备粘接层20的工艺参数为：喷涂距离220mm，送粉速率25g/min；氧气压强10.8bar，氧气流量42FMR；甲烷燃料压力7.4bar，甲烷燃气流量58FMR；压缩空气压力7.0bar，压缩空气流量42FMR。
步骤C、采用等离子喷涂在粘接层20表面依次制备第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33所组成的梯度陶瓷中间层：陶瓷中间层总厚度为105μm；第一陶瓷层31包括65％Al2O3-35％TiO2、厚度为35μm，第二陶瓷层32包括80％Al2O3-20％TiO2、厚度为35μm，第三陶瓷层33包括87％Al2O3-13％TiO2、厚度为35μm。
第一陶瓷层31等离子喷涂的工艺参数为：功率28W，送粉速率50g/min，喷涂速度400mm/s，喷涂距离90mm；第二陶瓷层32等离子喷涂的工艺参数为：功率32kW，送粉速率50g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离为90mm；第三陶瓷层33等离子喷涂的工艺参数为：功率36kW，送粉速率50g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离90mm(制备三种陶瓷层的粉体均为采购的成品粉)。
步骤D、陶瓷中间层表面处理：采用抛光设备将陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)磨削抛光至Ra≤1μm。
步骤E、采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)制备硬质薄膜层40：硬质薄膜层40采用CrN；硬质薄膜层40厚度为3μm；多弧离子镀制备硬质薄膜层40的工艺参数为：电流30A，偏压-400V，真空度4.7×10-4Pa，沉积时间2h，温度300℃。
实施例2：
如图1所示：一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：
包括：
合金基体10采用不锈钢；
步骤A、喷涂前表面处理：首先采用乙酸乙酯对合金基体10表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体10进行烘干、烘干温度为50℃；然后，再利用喷砂机对合金基体10待处理表面进行喷砂粗化，喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.6MPa，喷砂距离100mm。
步骤B、采用超音速火焰喷涂在合金基体10表面制备粘接层20：粘接层20采用NiCoCrAlY合金；粘接层20的厚度为65μm；超音速火焰喷涂制备粘接层20的工艺参数为：喷涂距离225mm，送粉速率27.5g/min；氧气压强11.0bar，氧气流量46FMR；甲烷燃料压力7.6bar，甲烷燃气流量62FMR；压缩空气压力7.2bar，压缩空气流量46FMR。
步骤C、采用等离子喷涂在粘接层20表面依次制备第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33所组成的梯度陶瓷中间层：陶瓷中间层总厚度为135μm；第一陶瓷层31包括60％Al2O3-40％TiO2、厚度为45μm，第二陶瓷层32包括77.5％Al2O3-22.5％TiO2、厚度为45μm，第三陶瓷层33包括86％Al2O3-14％TiO2、厚度为45μm。
第一陶瓷层31等离子喷涂的工艺参数为：功率29kW，送粉速率53g/min，喷涂速度400mm/s，喷涂距离95mm；第二陶瓷层32等离子喷涂的工艺参数为：功率33kW，送粉速率53g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离为95mm；第三陶瓷层33等离子喷涂的工艺参数为：功率37kW，送粉速率53g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离95mm(制备三种陶瓷层的粉体均为采购的成品粉)。
步骤D、陶瓷中间层表面处理：采用抛光设备将陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)磨削抛光至Ra≤1μm。
步骤E、采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)制备硬质薄膜层40：硬质薄膜层40采用DLC；硬质薄膜层40厚度为5μm；多弧离子镀制备硬质薄膜层40的工艺参数为：电流35A，偏压-500V，真空度4.7×10-4Pa，沉积时间3h，温度375℃。
实施例3：
如图1所示：一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：
包括：
合金基体10采用钛合金；
步骤A、喷涂前表面处理：首先采用乙酸乙酯对合金基体10表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体10进行烘干、烘干温度为60℃；然后，再利用喷砂机对合金基体10待处理表面进行喷砂粗化，喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.7MPa，喷砂距离150mm。
步骤B、采用超音速火焰喷涂在合金基体10表面制备粘接层20：粘接层20采用NiCrAlY合金；粘接层20的厚度为80μm；超音速火焰喷涂制备粘接层20的工艺参数为：喷涂距离230mm，送粉速率30g/min；氧气压强11.2bar，氧气流量50FMR；甲烷燃料压力7.8bar，甲烷燃气流量66FMR；压缩空气压力7.4bar，压缩空气流量50FMR。
步骤C、采用等离子喷涂在粘接层20表面依次制备第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33所组成的梯度陶瓷中间层：陶瓷中间层总厚度为150μm；第一陶瓷层31包括55％Al2O3-45％TiO2、厚度为50μm，第二陶瓷层32包括75％Al2O3-25％TiO2、厚度为50μm，第三陶瓷层33包括85％Al2O3-15％TiO2、厚度为50μm。
第一陶瓷层31等离子喷涂的工艺参数为：功率30kW，送粉速率55g/min，喷涂速度400mm/s，喷涂距离100mm；第二陶瓷层32等离子喷涂的工艺参数为：功率34kW，送粉速率55g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离为100mm；第三陶瓷层33等离子喷涂的工艺参数为：功率38kW，送粉速率55g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离100mm。
步骤D、陶瓷中间层表面处理：采用抛光设备将陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)磨削抛光至Ra≤1μm。
步骤E、采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)制备硬质薄膜层40：硬质薄膜层40采用AlCrN；硬质薄膜层40厚度为8μm；多弧离子镀制备硬质薄膜层40的工艺参数为：电流40A，偏压-600V，真空度4.7×10-4Pa，沉积时间4h，温度450℃。
对比例1：
如图1所示：一种防护涂层，其特征在于：
包括：
合金基体10采用不锈钢；
步骤A、喷涂前表面处理：首先采用乙酸乙酯对合金基体10表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体10进行烘干、烘干温度为50℃；然后，再利用喷砂机对合金基体10待处理表面进行喷砂粗化，喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.6MPa，喷砂距离100mm。
步骤B、采用超音速火焰喷涂在合金基体10表面制备粘接层20：粘接层20采用NiCoCrAlY合金；粘接层20的厚度为65μm；超音速火焰喷涂制备粘接层20的工艺参数为：喷涂距离225mm，送粉速率27.5g/min；氧气压强11.0bar，氧气流量46FMR；甲烷燃料压力7.6bar，甲烷燃气流量62FMR；压缩空气压力7.2bar，压缩空气流量46FMR。
步骤C、采用等离子喷涂在粘接层20表面依次制备第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33所组成的梯度陶瓷中间层：陶瓷中间层总厚度为135μm；第一陶瓷层31包括70％Al2O3-30％TiO2、厚度为45μm，第二陶瓷层32包括40％Al2O3-60％TiO2、厚度为45μm，第三陶瓷层33包括97％Al2O3-3％TiO2、厚度为45μm。
第一陶瓷层31等离子喷涂的工艺参数为：功率33kW，送粉速率53g/min，喷涂速度400mm/s，喷涂距离95mm；第二陶瓷层32等离子喷涂的工艺参数为：功率30kW，送粉速率53g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离为95mm；第三陶瓷层33等离子喷涂的工艺参数为：功率42kW，送粉速率53g/min，喷涂速度为400mm/s，喷涂距离95mm(制备三种陶瓷层的粉体均为采购的成品粉)。
步骤D、陶瓷中间层表面处理：采用抛光设备将陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)磨削抛光至Ra≤1μm。
步骤E、采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面(即第三陶瓷层33表面)制备硬质薄膜层40：硬质薄膜层40采用DLC；硬质薄膜层40厚度为5μm；多弧离子镀制备硬质薄膜层40的工艺参数为：电流35A，偏压-500V，真空度4.7×10-4Pa，沉积时间3h，温度375℃。
试验一：分别对实施例1～3与对比例1中的涂层进行结合强度的测试，测试结果如下表1：
| 结合强度 | |
| 实施例1 | 32.3MPa |
| 实施例2 | 35.6MPa |
| 实施例3 | 34.3MPa |
| 对比例1 | 20.3MPa |
试验结果表明：通过本申请Al2O3-TiO2梯度变化的第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33(即第一陶瓷层31至第三陶瓷层33中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势)，能够有效提高各层之间的结合强度，进而增加复合涂层整体的结合强度、减小复合涂层之间的内应力。
试验二：采用ZC25-3型绝缘电阻表(500V，0～1000MΩ)分别测量实施例1～3与对比例1中Al2O3-TiO2陶瓷层表面的电阻率(即第三陶瓷层表面的电阻率)，测试结果如下表2：
| 电阻 | |
| 实施例1 | 0MΩ |
| 实施例2 | 0MΩ |
| 实施例3 | 0MΩ |
| 对比例1 | ≥500MΩ |
试验结果表明：通过本申请Al2O3-TiO2梯度变化的第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33(即第一陶瓷层31至第三陶瓷层33中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势)，能够使得表层获得较小的电阻率、即陶瓷层表层具有较高的导电性能，从而能够为后续多弧离子镀提供有效偏压，提高陶瓷层与面层的结合强度。
试验三：采用往复式摩擦磨损仪分别测试实施例1～3与对比例1的复合涂层在干磨条件与油磨条件下的摩擦学性能(其中，干磨条件为直接摩擦，油磨条件为5W/40油)，振幅为5mm，载荷为5N，滑动频率为5HZ，滑动时间为30min，测试结果如下表3：
| 摩擦系数(干磨条件下) | 摩擦系数(油磨条件下) | |
| 实施例1 | 0.42 | 0.086 |
| 实施例2 | 0.38 | 0.056 |
| 实施例3 | 0.45 | 0.098 |
| 对比例1 | 0.52 | 0.28 |
试验结果表明：通过本申请Al2O3-TiO2梯度变化的第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33(即第一陶瓷层31至第三陶瓷层33中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势)，配合免封孔处理与硬质薄膜在Al2O3、TiO2陶瓷材料上的不同生长速率，获得的储油效果更佳、减摩性能更优异。
试验四：分别测试实施例1～3与对比例1的复合涂层的腐蚀电位与腐蚀电流，测试结果如下表4：
| 腐蚀电位(单位：V) | 腐蚀电流(单位：A) | |
| 实施例1 | -0.4 | <![CDATA[2.68×10<sup>-6</sup>]]> |
| 实施例2 | -0.312 | <![CDATA[1.79×10<sup>-6</sup>]]> |
| 实施例3 | -0.24 | <![CDATA[2.24×10<sup>-6</sup>]]> |
| 对比例1 | -1.0 | <![CDATA[7.15×10<sup>-5</sup>]]> |
试验结果表明：通过本申请Al2O3-TiO2梯度变化的第一陶瓷层31、第二陶瓷层32与第三陶瓷层33(即第一陶瓷层31至第三陶瓷层33中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势)，所制备得到的复合涂层具有优异的耐蚀性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：包括：采用超音速火焰喷涂在合金基体(10)表面制备粘接层(20)；采用等离子喷涂在粘接层(20)表面依次制备第一陶瓷层(31)、第二陶瓷层(32)与第三陶瓷层(33)所组成的梯度陶瓷中间层；采用多弧离子镀在陶瓷中间层表面制备硬质薄膜层(40)；
其中，第一陶瓷层(31)、第二陶瓷层(32)与第三陶瓷层(33)均由Al2O3-TiO2氧化物组成，且由第一陶瓷层(31)至第三陶瓷层(33)中：Al2O3的含量呈上升趋势、TiO2的含量呈下降趋势；
所述超音速火焰喷涂制备粘接层(20)前，首先采用乙酸乙酯对合金基体(10)表面进行除油去污处理；之后，利用烘干机对合金基体(10)进行烘干、烘干温度为40～60℃；然后，再利用喷砂机对合金基体(10)待处理表面进行喷砂粗化。
2.根据权利要求1所述的一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：所述喷砂粗化采用24目的棕刚玉作为砂料，喷砂粗化工艺参数为：喷砂压缩空气压力0.5MPa～0.7MPa，喷砂距离50mm～150mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：所述合金基体(10)采用不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金中的任一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：所述粘接层(20)采用NiCrAlY、NiCoCrAlY合金中的任一种；粘接层(20)的厚度为50～80μm；超音速火焰喷涂制备粘接层(20)的工艺参数为：喷涂距离220～230mm，送粉速率25～30g/min；氧气压强10.8～11.2bar，氧气流量42～50FMR；甲烷燃料压力7.4～7.8bar，甲烷燃气流量58～66FMR；压缩空气压力7.0～7.4bar，压缩空气流量42～50FMR。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种合金表面用防护涂层的制备方法，其特征在于：所述陶瓷中间层总厚度为100～150μm；第一陶瓷层(31)包括(100％-x)Al2O3-xTiO2、厚度为35～50μm，第二陶瓷层(32)包括(100％-y)Al2O3-yTiO2、厚度为35～50μm，第三陶瓷层(33)包括(100％-z)Al2O3-zTiO2、厚度为35～50μm；其中，x＝35～45％，y＝20～25％，z＝13～15％。
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