本發明的技術方案(an)涉及一種氮化(hua)物陶瓷-非(fei)晶復合(he)涂層的制備(bei)方法及工(gong)藝，屬于涂層制備(bei)技術領域。

背景技術：

與傳統(tong)的晶(jing)態合(he)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)相比，非晶(jing)合(he)金(jin)具有優良特性(xing)(xing)，如良好加工特性(xing)(xing)、高強度、優良軟硬磁性(xing)(xing)、良好耐腐蝕性(xing)(xing)等。將(jiang)非晶(jing)合(he)金(jin)作(zuo)為(wei)涂(tu)層材(cai)料(liao)(liao)，應用(yong)(yong)于(yu)材(cai)料(liao)(liao)表面(mian)技(ji)術領域，即(ji)采用(yong)(yong)現代先進噴涂(tu)技(ji)術制(zhi)備(bei)大(da)面(mian)積(ji)厚度可(ke)(ke)控的非晶(jing)涂(tu)層，可(ke)(ke)突(tu)破非晶(jing)合(he)金(jin)尺寸上的限(xian)制(zhi)，又可(ke)(ke)充(chong)分發(fa)揮非晶(jing)合(he)金(jin)優異的性(xing)(xing)能(neng)，起到防(fang)護作(zuo)用(yong)(yong)，或形(xing)成(cheng)特種物理化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)，拓展非晶(jing)材(cai)料(liao)(liao)的應用(yong)(yong)范圍。

氮化(hua)物陶(tao)瓷(ci)具有硬(ying)(ying)度(du)高(gao)、耐(nai)磨性(xing)好(hao)、高(gao)熔(rong)點(dian)等特(te)點(dian)。如tin屬于(yu)間(jian)隙(xi)相(xiang)，原子之間(jian)的(de)結合(he)為共(gong)價鍵(jian)、金屬鍵(jian)及離子鍵(jian)的(de)混(hun)合(he)鍵(jian)，具有高(gao)硬(ying)(ying)度(du)(理論硬(ying)(ying)度(du)21gpa)、優(you)異(yi)的(de)耐(nai)磨性(xing)、化(hua)學穩定性(xing)好(hao)等特(te)性(xing)，是優(you)良的(de)涂層材料。但是tin的(de)熔(rong)點(dian)很(hen)高(gao)(達到2955℃)，制(zhi)(zhi)備較(jiao)困難(nan)，且直接噴(pen)涂tin陶(tao)瓷(ci)成(cheng)本較(jiao)高(gao)。利用反(fan)應(ying)等離子噴(pen)涂技術，使ti粉在噴(pen)涂過程中與(yu)n2反(fan)應(ying)生成(cheng)tin陶(tao)瓷(ci)相(xiang)是一種(zhong)經濟(ji)高(gao)效的(de)制(zhi)(zhi)備手段。

作為耐磨涂(tu)層而(er)言，韌(ren)性(xing)是提(ti)高(gao)(gao)涂(tu)層耐磨性(xing)的一個重要指(zhi)標。褚(chu)振華等人(surfaceandcoatingstechnology,2016,292(25):44-48.)研(yan)究(jiu)指(zhi)出(chu)，鐵基(ji)非晶涂(tu)層可(ke)將(jiang)45#鋼基(ji)體的耐磨性(xing)能(neng)大幅(fu)提(ti)高(gao)(gao)。但是就非晶涂(tu)層而(er)言，高(gao)(gao)載荷下涂(tu)層表現為脆性(xing)剝落，這(zhe)表明，涂(tu)層抵抗裂紋擴展能(neng)力較差，一旦有微裂紋形(xing)成便迅速擴展導致涂(tu)層剝落。可(ke)采用(yong)添加第二(er)相(xiang)的方法(fa)來改(gai)善(shan)非晶韌(ren)性(xing)。lan等人(tribologyletters,2012,(46):131-138.)研(yan)究(jiu)指(zhi)出(chu)，非晶涂(tu)層中(zhong)含有第二(er)相(xiang)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)基(ji)體耐磨性(xing)能(neng)。

基(ji)(ji)于此(ci)，在(zai)(zai)非(fei)晶(jing)(jing)中(zhong)添加(jia)(jia)第二相(xiang)制(zhi)備(bei)非(fei)晶(jing)(jing)復(fu)合(he)(he)涂(tu)層(ceng)，來改善(shan)非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)層(ceng)的(de)韌性(xing)可進(jin)一步提(ti)高其耐磨性(xing)。然而(er)制(zhi)備(bei)得到(dao)(dao)組織均勻、成分(fen)可控的(de)復(fu)合(he)(he)涂(tu)層(ceng)是(shi)一難點。目(mu)前(qian)文獻報道的(de)制(zhi)備(bei)方法(fa)(fa)多是(shi)在(zai)(zai)噴(pen)涂(tu)過程中(zhong)靠(kao)控制(zhi)冷卻(que)速度而(er)得到(dao)(dao)部分(fen)非(fei)晶(jing)(jing)(journaloftheeuropeanceramicsociety.2011,31(15):2903-2913.)。g.liu等(tribollett,2012,46:131–138.)將熱噴(pen)涂(tu)的(de)fe-基(ji)(ji)非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)層(ceng)，在(zai)(zai)晶(jing)(jing)化溫度以上保(bao)溫，在(zai)(zai)基(ji)(ji)體中(zhong)析(xi)出(chu)fe2b和(he)(fe,cr)b相(xiang)而(er)制(zhi)備(bei)金(jin)屬非(fei)晶(jing)(jing)-陶瓷(ci)復(fu)合(he)(he)涂(tu)層(ceng)。這些制(zhi)備(bei)方法(fa)(fa)的(de)共性(xing)問題是(shi)涂(tu)層(ceng)中(zhong)非(fei)晶(jing)(jing)和(he)陶瓷(ci)相(xiang)比例不可控，性(xing)能波動較(jiao)大(da)。因此(ci)，實現添加(jia)(jia)第二相(xiang)成分(fen)比例可控且能均勻分(fen)布于基(ji)(ji)體，對提(ti)高非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)層(ceng)的(de)耐磨性(xing)具有(you)重要意義。

技術實現要素：

本發明的(de)目(mu)的(de)是提供了一種制備氮化物(wu)(wu)(wu)陶(tao)瓷(ci)-非(fei)晶(jing)(jing)(jing)復(fu)合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)工藝技(ji)(ji)術，該(gai)氮化物(wu)(wu)(wu)陶(tao)瓷(ci)-非(fei)晶(jing)(jing)(jing)復(fu)合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)采用熱噴涂(tu)(tu)非(fei)晶(jing)(jing)(jing)包(bao)覆(fu)復(fu)合(he)喂(wei)料(liao)粉(fen)，利(li)用非(fei)晶(jing)(jing)(jing)粉(fen)外包(bao)覆(fu)的(de)粉(fen)體(ti)與n2反應形成氮化物(wu)(wu)(wu)陶(tao)瓷(ci)，實(shi)現氮化物(wu)(wu)(wu)陶(tao)瓷(ci)與非(fei)晶(jing)(jing)(jing)的(de)共沉積得到氮化物(wu)(wu)(wu)陶(tao)瓷(ci)-非(fei)晶(jing)(jing)(jing)復(fu)合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)。所述非(fei)晶(jing)(jing)(jing)包(bao)覆(fu)復(fu)合(he)喂(wei)料(liao)粉(fen)是在非(fei)晶(jing)(jing)(jing)粉(fen)(非(fei)晶(jing)(jing)(jing)粉(fen)為大顆(ke)粒(li))外包(bao)裹(guo)包(bao)覆(fu)粉(fen)(如ti粉(fen)、al粉(fen)、b粉(fen)、si粉(fen)等，該(gai)粉(fen)體(ti)為小顆(ke)粒(li))，利(li)用噴霧造粒(li)技(ji)(ji)術得到的(de)復(fu)合(he)喂(wei)料(liao)粉(fen)。得到的(de)復(fu)合(he)喂(wei)料(liao)粉(fen)具(ju)有良好的(de)成分均勻(yun)性和流動性，適用于(yu)噴涂(tu)(tu)。

本發(fa)明的技術方案如下：

一種(zhong)氮化(hua)物陶瓷(ci)-非晶復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)對工件(jian)基(ji)體表面(mian)進行清潔化預處理；

(2)對(dui)預(yu)處(chu)理(li)好的工件基體表面進行噴砂粗(cu)化(hua)活(huo)化(hua)處(chu)理(li)；

(3)采用熱(re)噴涂(tu)技術對步驟(2)得到的(de)(de)經過噴砂(sha)粗化(hua)活化(hua)處理(li)的(de)(de)合金(jin)工件表面進行噴涂(tu)，得到厚度(du)為80-100μm的(de)(de)粘結(jie)底層；粘結(jie)底層的(de)(de)噴涂(tu)原料為微米(mi)級的(de)(de)fe-al、ni-al、nicraly或(huo)cocraly自(zi)熔(rong)性合金(jin)粉，粒徑為30-70μm；

(4)采用熱噴(pen)涂技術對步驟(3)處理好的試樣表面進行噴(pen)涂，噴(pen)涂粉為復(fu)合喂料(liao)粉，最后得到氮化(hua)物陶瓷-非晶復(fu)合涂層；

所述的喂料(liao)粉(fen)為非(fei)(fei)晶包(bao)(bao)覆(fu)復合粉(fen)體，復合喂料(liao)粉(fen)粉(fen)末粒(li)(li)(li)徑為10～100μm；所述非(fei)(fei)晶包(bao)(bao)覆(fu)復合喂料(liao)粉(fen)是在粒(li)(li)(li)徑為10-70μm的非(fei)(fei)晶粉(fen)外包(bao)(bao)裹有粒(li)(li)(li)徑為3-5μm的包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)。

所述的工件基體的材質為碳鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)或合金。

所(suo)述的(de)熱噴涂用復合(he)喂料粉體，由以下方法制(zhi)得，包(bao)括以下步驟：

(1)將羧甲基(ji)纖(xian)維素(su)鈉加入(ru)到去離子(zi)水中混合，水浴加熱50-100℃下機械攪拌0.5～1小時，得到粘(zhan)結劑；其中，羧甲基(ji)纖(xian)維素(su)鈉的質量為去離子(zi)水質量的0.1％-1％；

(2)制備漿料：向上步得(de)到的粘結劑中加入(ru)包(bao)覆粉、fe基(ji)非晶粉、分散劑和(he)去離子水，得(de)到混(hun)合漿料；

其中(zhong)(zhong)，分(fen)散劑為多(duo)聚磷酸(suan)鈉，其質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為粉(fen)(fen)(fen)體總(zong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)0.5％-3％；包(bao)覆粉(fen)(fen)(fen)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為fe基非晶粉(fen)(fen)(fen)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)5％-30％；粘結劑質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為粉(fen)(fen)(fen)體總(zong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)30％-70％；本步驟(zou)中(zhong)(zhong)，去離子水的(de)加入量(liang)(liang)為總(zong)原料(liao)粉(fen)(fen)(fen)總(zong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)40％-300％；所述的(de)粉(fen)(fen)(fen)體總(zong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為包(bao)覆粉(fen)(fen)(fen)與fe基非晶粉(fen)(fen)(fen)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)之和；

(3)將上(shang)步得到(dao)的混合漿料機械攪拌0.5～3小時(shi)；

(4)將攪拌好(hao)的漿(jiang)料加(jia)入到噴霧設(she)備中，進行(xing)噴霧造(zao)粒，最后得(de)到復合喂料粉(fen)，復合喂料粉(fen)粉(fen)末(mo)粒徑(jing)為(wei)10～100μm。

所(suo)述的包覆粉(fen)為ti粉(fen)、al粉(fen)、b粉(fen)、si粉(fen)中的一種或(huo)多種，粒徑為3-5μm。

所述的(de)鐵基(ji)非晶粉的(de)成分為(wei)(wei)：cr：25％-27％、c：2％-2.5％、mo：16％-18％、b：2％-2.2％，余量(liang)為(wei)(wei)fe，上述比例均為(wei)(wei)質量(liang)百分比，粉末均為(wei)(wei)球形(xing)或近(jin)球形(xing)顆粒(li)，粒(li)徑為(wei)(wei)10-70μm。

所述的熱噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)為大(da)氣(qi)等(deng)離子(zi)噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)、真(zhen)空等(deng)離子(zi)方(fang)(fang)法(fa)、控(kong)制氣(qi)氛等(deng)離子(zi)噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)、高速等(deng)離子(zi)噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)、高速火焰噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)或爆炸噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)方(fang)(fang)法(fa)。

所述(shu)的熱噴(pen)涂方法優選為(wei)(wei)等離子噴(pen)涂，具體(ti)為(wei)(wei)：復合喂料粉槍內(nei)送粉，噴(pen)槍速(su)度為(wei)(wei)10-15m/min，槍距為(wei)(wei)80-110mm，噴(pen)涂功率為(wei)(wei)30-35kw，送粉器(qi)送粉氣體(ti)為(wei)(wei)n2，氣體(ti)流量(liang)為(wei)(wei)30-130l/h。

所(suo)述的噴霧(wu)設(she)(she)備(bei)為噴霧(wu)干(gan)燥(zao)塔，進口溫(wen)度(du)為220-260℃，設(she)(she)置噴霧(wu)干(gan)燥(zao)塔的出口溫(wen)度(du)為100℃-140℃，噴霧(wu)干(gan)燥(zao)塔中霧(wu)化盤的轉速(su)為15000-30000r/min。

本發明所采用的技術方案產生(sheng)的有益效果(guo)為(wei)：

1.由于氮(dan)化(hua)物(wu)陶瓷與(yu)fe基(ji)(ji)非(fei)晶(jing)(jing)合金的熔點(dian)(dian)相(xiang)(xiang)差較大(如tin熔點(dian)(dian)2955℃，fe基(ji)(ji)非(fei)晶(jing)(jing)熔點(dian)(dian)約1200℃)既要(yao)實(shi)現氮(dan)化(hua)物(wu)陶瓷熔化(hua)，又要(yao)避免非(fei)晶(jing)(jing)相(xiang)(xiang)在(zai)高溫噴涂過程(cheng)中(zhong)晶(jing)(jing)化(hua)是(shi)一個難(nan)點(dian)(dian)。本(ben)發(fa)(fa)明(ming)采用包覆粉(fen)在(zai)噴涂過程(cheng)中(zhong)與(yu)送粉(fen)氣體n2發(fa)(fa)生反應(ying)生成氮(dan)化(hua)物(wu)陶瓷相(xiang)(xiang)與(yu)原(yuan)始態(tai)非(fei)晶(jing)(jing)粉(fen)共沉積到基(ji)(ji)體上這一方法解(jie)決此問題(ti)(ti)，同時能解(jie)決氮(dan)化(hua)物(wu)陶瓷制備(bei)困難(nan)，直(zhi)接噴涂成本(ben)高等問題(ti)(ti)。

2.本項目通過霧化造粒得到的(de)復(fu)合(he)喂料粉(fen)適(shi)用于熱(re)噴(pen)涂(tu)制備復(fu)合(he)涂(tu)層，改(gai)變(bian)復(fu)合(he)喂料粉(fen)中非晶粉(fen)與(yu)包(bao)覆粉(fen)的(de)質量比，可實現復(fu)合(he)涂(tu)層中第二相(xiang)的(de)比例和(he)成分(fen)調控。較之前采用的(de)多路異(yi)位送粉(fen)技術(shu)制備復(fu)合(he)涂(tu)層工(gong)藝(yi)簡單，無需對噴(pen)涂(tu)設備進行改(gai)造，不需要添加噴(pen)槍外送粉(fen)裝置即可得到設計(ji)成分(fen)比例的(de)復(fu)合(he)涂(tu)層。

3.采用(yong)(yong)本(ben)發明(ming)的(de)復(fu)合(he)(he)(he)喂(wei)料粉(fen)制(zhi)(zhi)備的(de)復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)較(jiao)(jiao)單一(yi)的(de)非(fei)(fei)(fei)晶(jing)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)具有(you)更(geng)高的(de)硬度(du)(du)和耐磨(mo)(mo)性(xing)能。非(fei)(fei)(fei)晶(jing)合(he)(he)(he)金雖然具有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)強度(du)(du)和耐磨(mo)(mo)性(xing)能，但是由于其(qi)韌(ren)性(xing)差，作為(wei)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)材料而言(yan)，一(yi)旦局部出(chu)現高應力導致微裂(lie)紋產生(sheng)(sheng)后(hou)，裂(lie)紋迅速擴展，易(yi)造成涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)剝落。當采用(yong)(yong)本(ben)發明(ming)制(zhi)(zhi)備的(de)復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)，生(sheng)(sheng)成的(de)陶瓷(ci)相(xiang)，可提(ti)(ti)高非(fei)(fei)(fei)晶(jing)的(de)韌(ren)性(xing)，抑(yi)制(zhi)(zhi)裂(lie)紋的(de)擴展，從而達到提(ti)(ti)高硬度(du)(du)和耐磨(mo)(mo)性(xing)能的(de)目的(de)。本(ben)發明(ming)的(de)實施例結果也表明(ming)當復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)添加20％的(de)tin陶瓷(ci)后(hou)，復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)硬度(du)(du)值較(jiao)(jiao)單一(yi)的(de)非(fei)(fei)(fei)晶(jing)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)提(ti)(ti)高23.5％。復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)耐磨(mo)(mo)性(xing)能也得到了(le)提(ti)(ti)高，當復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)非(fei)(fei)(fei)晶(jing)與陶瓷(ci)的(de)比例為(wei)4：1時，復(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)磨(mo)(mo)損失(shi)重量較(jiao)(jiao)單一(yi)的(de)非(fei)(fei)(fei)晶(jing)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)降低了(le)48.6％。

附圖說明

圖1：是實施(shi)例1中完整包覆粉的sem圖

圖(tu)2：是實(shi)施例1中包覆(fu)(fu)粉的包覆(fu)(fu)sem示意圖(tu)

圖(tu)3：是實施例2中復(fu)合涂(tu)層的掃(sao)描圖(tu)

圖(tu)4：是實施例2中(zhong)復(fu)合涂層(ceng)的(de)xrd圖(tu)

圖5：是fe基非晶涂層(ceng)及實施(shi)例6中(zhong)復(fu)合涂層(ceng)的硬度值對比(bi)圖

圖(tu)6：是(shi)fe基非晶涂(tu)(tu)層(ceng)及實施(shi)例(li)7中復(fu)合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)的磨(mo)損量對(dui)比(bi)圖(tu)

具體實施方式

為了(le)充分、清楚(chu)地(di)了(le)解(jie)本(ben)發(fa)明(ming)的目(mu)的、特(te)征和效果，以(yi)下結合附圖(tu)和具(ju)體實(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)對本(ben)發(fa)明(ming)的技(ji)術方案做進一步(bu)說明(ming)。本(ben)實(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)在(zai)以(yi)本(ben)發(fa)明(ming)技(ji)術方案為前提下進行(xing)實(shi)(shi)施(shi)，但是發(fa)明(ming)的保護范(fan)圍(wei)不限(xian)于(yu)下屬的實(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)。

實施例1：采用霧化法(fa)制備ti粉(fen)與(yu)fe基非晶粉(fen)1：4的復(fu)合包(bao)覆(fu)粉(fen)。

本發明的實施例采用以下技(ji)術條件：

1.制備粘(zhan)(zhan)結劑，按稱(cheng)取羧甲基纖維(wei)素(su)鈉(na)0.065g、去(qu)離子水(shui)(shui)65g，水(shui)(shui)浴加(jia)熱95℃下機(ji)械(xie)攪拌(ban)一小時至粘(zhan)(zhan)稠狀；

2.稱(cheng)取ti粉25g、fe基非晶粉100g、多聚磷酸鈉(na)1.5g、去離子水58.5g，再加入步驟1制(zhi)備(bei)的粘(zhan)結劑，制(zhi)備(bei)漿料；

3.將(jiang)步驟2制備好的漿料進行機械攪拌2h；至其混合(he)均勻，直至團聚現象徹底或基(ji)本消除；

4.設置(zhi)噴(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)粒的出口(kou)溫(wen)度為(wei)(wei)102℃，將攪拌好的漿料用噴(pen)霧(wu)(wu)干燥塔進(jin)行噴(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)粒，混合粉末經過噴(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)粒后(hou)，粉體在(zai)表面張力的作用下(xia)收縮(suo)成球形制備出ti粉包覆(fu)非(fei)晶粉的復(fu)合喂料粉。噴(pen)霧(wu)(wu)干燥塔，進(jin)口(kou)溫(wen)度為(wei)(wei)240℃，設置(zhi)噴(pen)霧(wu)(wu)干燥塔的出口(kou)溫(wen)度為(wei)(wei)130℃，噴(pen)霧(wu)(wu)干燥塔中霧(wu)(wu)化盤的轉速為(wei)(wei)30000r/min。

fe基(ji)非(fei)晶粉末(mo)為(wei)(wei)公知材料，是(shi)選用(yong)氣體(ti)霧化法(fa)制備，其組分(fen)為(wei)(wei)：cr為(wei)(wei)25～27％、c為(wei)(wei)2～2.5％、mo為(wei)(wei)16～18％、b為(wei)(wei)2～2.2％，余量為(wei)(wei)fe，粒(li)度為(wei)(wei)10-70μm。粉末(mo)多數為(wei)(wei)球狀(zhuang)或(huo)橢球狀(zhuang)，表(biao)面光滑，流(liu)動性(xing)好。ti粉粒(li)徑為(wei)(wei)3-5μm，為(wei)(wei)機械破碎制得，不規則形狀(zhuang)。選用(yong)的羧甲基(ji)纖維素鈉(na)、多聚磷酸鈉(na)為(wei)(wei)商業購(gou)買化學(xue)試劑，分(fen)析純。

圖(tu)(tu)1為霧化造粒制得的(de)(de)包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)(fen)(fen)，顆(ke)(ke)粒表(biao)面可(ke)見有細小的(de)(de)顆(ke)(ke)粒粘(zhan)結(jie)到一(yi)起。將制備好的(de)(de)包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)(fen)(fen)粘(zhan)于導電(dian)(dian)膠(jiao)上進行冷(leng)鑲(xiang)，用砂紙輕(qing)微劃破粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)(ke)粒，在掃描電(dian)(dian)鏡下看到的(de)(de)包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)(ke)粒如圖(tu)(tu)2所示，可(ke)以清楚地看到一(yi)個包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)(ke)粒里面被(bei)包(bao)(bao)覆(fu)的(de)(de)非晶粉(fen)(fen)(fen)和包(bao)(bao)覆(fu)在外面的(de)(de)ti粉(fen)(fen)(fen)，可(ke)見包(bao)(bao)覆(fu)粉(fen)(fen)(fen)可(ke)成功制備。

由此可(ke)見，采(cai)用霧化造粒(li)可(ke)以成功的(de)將鈦(tai)粉包覆(fu)與(yu)非晶粉外，復合粉的(de)粒(li)徑范圍(wei)20-100μm，粉的(de)流動性好(hao)，適宜(yi)噴涂。

實施例2：基體以45#鋼，以實例1的復合(he)包覆粉為等離子噴涂喂料粉，制(zhi)備tin陶瓷-鐵(tie)基非晶復合(he)涂層。

本發(fa)明中的復合喂料粉的制備(bei)(bei)步驟與實例1相同(tong)；復合涂層的制備(bei)(bei)技(ji)術如下：

1.在噴涂(tu)前(qian)對工件基體表面除銹(xiu)、除氧化(hua)皮、除油(you)等(deng)清潔(jie)化(hua)處理、干燥備用；

2.對預處理(li)(li)好的(de)(de)工(gong)件進(jin)行噴砂粗化(hua)活化(hua)處理(li)(li)(精粗糙度rz60μm-80μm)；目(mu)的(de)(de)是(shi)去除基(ji)(ji)體(ti)表面(mian)(mian)的(de)(de)油污等雜(za)質，提(ti)高(gao)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)粗糙度，有利于(yu)涂層與(yu)基(ji)(ji)體(ti)產生良(liang)好的(de)(de)機械(xie)咬合，增大涂層與(yu)基(ji)(ji)體(ti)之間(jian)的(de)(de)結合面(mian)(mian)積，從而(er)達到(dao)提(ti)高(gao)涂層與(yu)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)結合強的(de)(de)目(mu)的(de)(de)；

3.為了(le)增(zeng)加涂層與基體的(de)結合強度(du)，在上步得到的(de)經過噴砂粗化活化處理(li)的(de)合金工(gong)件進行(xing)等離子噴涂，原料為微米級的(de)ni-al粉(fen)，30-70μm，得到的(de)噴涂底層，厚(hou)度(du)為100μm；

4.采(cai)用等離子噴(pen)涂(tu)(tu)技術對步驟3處理好的(de)試樣表面(mian)進行(xing)噴(pen)涂(tu)(tu)，所述的(de)等離子噴(pen)涂(tu)(tu)技術：噴(pen)涂(tu)(tu)功(gong)率為(wei)(wei)30kw，電流500a，電壓60v，噴(pen)槍距離工(gong)件間的(de)噴(pen)涂(tu)(tu)距離為(wei)(wei)86mm，噴(pen)槍移動速(su)度為(wei)(wei)6-8m/min，噴(pen)涂(tu)(tu)功(gong)率為(wei)(wei)30kw，送粉(fen)器送粉(fen)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)為(wei)(wei)n2，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)流量為(wei)(wei)80l/min，送粉(fen)口距焰流5mm。利(li)用此技術制(zhi)備出(chu)陶瓷-鐵(tie)基非晶復合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)。噴(pen)后空冷。最后得到的(de)陶瓷/鐵(tie)基非晶復合(he)涂(tu)(tu)層(ceng)厚度為(wei)(wei)300μm。

圖(tu)(tu)3為tin/fe基非晶(jing)復合涂層表面(mian)形貌的sem圖(tu)(tu)片。fe基非晶(jing)和tin陶瓷(ci)(ci)熔化狀態(tai)良(liang)好，兩者(zhe)結合緊(jin)密。tin陶瓷(ci)(ci)均勻的分(fen)布在fe基非晶(jing)基體上(shang)。涂層較(jiao)為致密。

圖(tu)4為(wei)涂(tu)層(ceng)的xrd譜(pu)圖(tu)。涂(tu)層(ceng)的衍(yan)射(she)圖(tu)譜(pu)中有典型的非晶(jing)(jing)漫散(san)射(she)峰，此外還有明顯的晶(jing)(jing)體峰，晶(jing)(jing)體的衍(yan)射(she)峰為(wei)tin晶(jing)(jing)體特征(zheng)峰，這表明fe基(ji)非晶(jing)(jing)粉并未出現晶(jing)(jing)化(hua)的現象，而且在噴涂(tu)的過程中ti發生(sheng)(sheng)反(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)tin陶瓷(ci)。

綜上所(suo)述，利用霧化造(zao)粉(fen)制備ti包覆(fu)非晶(jing)復合(he)喂料(liao)粉(fen)，適(shi)用于等(deng)離子噴涂(tu)，且(qie)在噴涂(tu)過程中ti粉(fen)與送粉(fen)n2發生反(fan)應生產tin陶(tao)瓷(ci)。且(qie)不因晶(jing)體陶(tao)瓷(ci)相(xiang)的(de)添加而影響(xiang)非晶(jing)的(de)形(xing)成能(neng)力，可(ke)以得(de)到兩相(xiang)均(jun)勻分布且(qie)較為致密(mi)的(de)復合(he)涂(tu)層。

本(ben)發(fa)(fa)明的(de)(de)(de)(de)(de)機理為：該(gai)喂料(liao)粉(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)非(fei)晶(jing)(jing)粉(fen)(fen)(fen)外包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)粉(fen)(fen)(fen)在(zai)噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)(yu)送粉(fen)(fen)(fen)氣(qi)體n2發(fa)(fa)生反應形成氮(dan)化物陶瓷(ci)(ci)(ci)，通(tong)過調(diao)(diao)整(zheng)固(gu)化劑(ji)及(ji)粘結劑(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)非(fei)晶(jing)(jing)粉(fen)(fen)(fen)和(he)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)粉(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)重量，改(gai)變復合(he)喂料(liao)粉(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)(zhong)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比例(li)，調(diao)(diao)整(zheng)復合(he)涂(tu)(tu)(tu)層中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)化物陶瓷(ci)(ci)(ci)相(xiang)(xiang)與(yu)(yu)非(fei)晶(jing)(jing)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比例(li)。本(ben)發(fa)(fa)明無需對熱噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)設備(bei)(bei)進行(xing)改(gai)裝，通(tong)過調(diao)(diao)整(zheng)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)粉(fen)(fen)(fen)體中(zhong)(zhong)(zhong)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)粉(fen)(fen)(fen)與(yu)(yu)非(fei)晶(jing)(jing)粉(fen)(fen)(fen)體兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比重的(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變，實現復合(he)涂(tu)(tu)(tu)層中(zhong)(zhong)(zhong)陶瓷(ci)(ci)(ci)相(xiang)(xiang)與(yu)(yu)非(fei)晶(jing)(jing)相(xiang)(xiang)比例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)(diao)控(kong)。可在(zai)不(bu)改(gai)變噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)非(fei)晶(jing)(jing)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)結構特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時實現第二相(xiang)(xiang)陶瓷(ci)(ci)(ci)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)均勻分(fen)布。同(tong)時，采用(yong)該(gai)制(zhi)備(bei)(bei)工藝(yi)(yi)得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)粉(fen)(fen)(fen)作為熱噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)喂料(liao)粉(fen)(fen)(fen)制(zhi)備(bei)(bei)得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)涂(tu)(tu)(tu)層較簡單的(de)(de)(de)(de)(de)機械混合(he)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)(fu)粉(fen)(fen)(fen)和(he)非(fei)晶(jing)(jing)粉(fen)(fen)(fen)制(zhi)備(bei)(bei)得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)涂(tu)(tu)(tu)層的(de)(de)(de)(de)(de)致密性、硬度(du)和(he)磨損性能均有(you)所提高。該(gai)工藝(yi)(yi)避免了噴(pen)涂(tu)(tu)(tu)氮(dan)化物陶瓷(ci)(ci)(ci)所需的(de)(de)(de)(de)(de)較高溫度(du)條(tiao)件，以(yi)及(ji)高溫對非(fei)晶(jing)(jing)冷(leng)卻凝(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響，同(tong)時可實現復合(he)涂(tu)(tu)(tu)層中(zhong)(zhong)(zhong)陶瓷(ci)(ci)(ci)相(xiang)(xiang)與(yu)(yu)非(fei)晶(jing)(jing)相(xiang)(xiang)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)(diao)控(kong)。

實施例3：

本發明(ming)制(zhi)備(bei)包覆粉采用以下技術條件與(yu)實(shi)施(shi)例1相同，所(suo)不同的是(shi)制(zhi)備(bei)復合粉體中兩相比例不同，其實(shi)施(shi)步驟如下：

1.制備粘(zhan)結劑(ji)，按(an)稱取羧(suo)甲基纖維素鈉0.060g、去離子水60g，水浴(yu)加(jia)熱(re)95℃下機械(xie)攪拌一小時至粘(zhan)稠狀；

2.稱取ti粉(fen)20g、fe基(ji)非(fei)晶(jing)粉(fen)100g、多聚磷酸鈉1.44g、去離子(zi)水53.5g，再加入步驟1制(zhi)備的粘結(jie)劑，制(zhi)備漿料(liao)；(ti粉(fen)與(yu)fe基(ji)非(fei)晶(jing)粉(fen)1：5)

3.將步驟2制備(bei)好(hao)的(de)漿料(liao)進(jin)行機械攪拌(ban)2h；至(zhi)其混合均(jun)勻，直至(zhi)團聚(ju)現(xian)象徹底或基本消(xiao)除；

4.設置噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)(zao)粒的(de)出口溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)102℃，將攪拌好的(de)漿料用噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)干(gan)燥塔(ta)進行(xing)噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)(zao)粒，混合(he)粉末經(jing)過噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)造(zao)(zao)(zao)粒后，粉體在表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)的(de)作用下收(shou)縮成球形制備出ti粉包覆非晶粉的(de)復合(he)喂料粉。噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)干(gan)燥塔(ta)，進口溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)240℃，設置噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)干(gan)燥塔(ta)的(de)出口溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)130℃，噴(pen)(pen)(pen)霧(wu)(wu)干(gan)燥塔(ta)中霧(wu)(wu)化盤的(de)轉速為(wei)30000r/min。

fe基非晶粉末為(wei)(wei)公知材料，是(shi)選用氣體(ti)霧化(hua)法制備，其組分為(wei)(wei)：cr為(wei)(wei)25～27％、c為(wei)(wei)2～2.5％、mo為(wei)(wei)16～18％、b為(wei)(wei)2～2.2％，余量為(wei)(wei)fe，粒度為(wei)(wei)10-70μm。粉末多數為(wei)(wei)球狀(zhuang)或橢球狀(zhuang)，表(biao)面光滑，流動性好。ti粉粒徑為(wei)(wei)3-5μm，為(wei)(wei)機械破碎制得，不(bu)規則形狀(zhuang)。選用的羧(suo)甲基纖維素(su)鈉(na)、多聚(ju)磷酸(suan)鈉(na)為(wei)(wei)商(shang)業(ye)購買化(hua)學(xue)試劑(ji)，分析純。

采用霧化造粒(li)可(ke)以成功(gong)的將鈦粉(fen)包(bao)覆與非晶(jing)粉(fen)外，復合粉(fen)的粒(li)徑范(fan)圍20-100μm，粉(fen)的流(liu)動性好，適(shi)宜噴涂。

本實施例復(fu)合涂層(ceng)的制備技術與(yu)實施例2相同，所不同的是(shi)復(fu)合喂料粉(fen)為(wei)上面步驟所得，ti粉(fen)與(yu)fe基非晶粉(fen)的比例為(wei)1:5。所得復(fu)合涂層(ceng)中tin陶瓷與(yu)fe基非晶均勻分布(bu)。

實施例(li)4：(以al包覆非(fei)晶(jing)制(zhi)備(bei)復合(he)喂料粉(fen)(fen))基體以45#鋼，制(zhi)備(bei)aln-fe基復合(he)涂層。復合(he)涂層制(zhi)備(bei)所(suo)需的(de)喂料粉(fen)(fen)fe基非(fei)晶(jing)與al粉(fen)(fen)的(de)質(zhi)量比(bi)為(wei)(wei)4：1為(wei)(wei)例(li)。其(qi)復合(he)喂料粉(fen)(fen)的(de)制(zhi)備(bei)它步(bu)驟同實施例(li)1，不同之處為(wei)(wei)包覆粉(fen)(fen)由ti粉(fen)(fen)換為(wei)(wei)al粉(fen)(fen)。

實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)5：采用(yong)3得到的(de)(de)(de)復(fu)合(he)喂料粉(fen)制(zhi)(zhi)備(bei)aln-fe基復(fu)合(he)涂層(ceng)：aln-fe基復(fu)合(he)涂層(ceng)的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)備(bei)步驟同實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)2。所述(shu)的(de)(de)(de)等離(li)子噴涂技術：噴涂功(gong)率為(wei)(wei)32kw，電流(liu)500a，電壓64v，噴槍距離(li)工件間的(de)(de)(de)噴涂距離(li)為(wei)(wei)90mm，噴槍移動速(su)度為(wei)(wei)6-8m/min，n2氣流(liu)量為(wei)(wei)100l/min。測試(shi)效果(guo)接近tin-fe基非(fei)晶復(fu)合(he)涂層(ceng)實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)結果(guo)。fe基非(fei)晶粉(fen)末(mo)為(wei)(wei)公(gong)知(zhi)材(cai)料，是選用(yong)氣體霧化法制(zhi)(zhi)備(bei)，其組分為(wei)(wei)：cr為(wei)(wei)25～27％、c為(wei)(wei)2～2.5％、mo為(wei)(wei)16～18％、b為(wei)(wei)2～2.2％，余量為(wei)(wei)fe，粒(li)度為(wei)(wei)10-70μm。粉(fen)末(mo)表面光滑，流(liu)動性(xing)好，適宜噴涂。al粉(fen)末(mo)形狀(zhuang)為(wei)(wei)球形或近球形，粉(fen)末(mo)粒(li)徑為(wei)(wei)3-5μm。

實施(shi)例(li)6：用顯(xian)(xian)微維氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)計測試(shi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)微硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)。涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)備(bei)與實施(shi)例(li)2相同(tong)(tong)。涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)經過400#、800#、1200#砂(sha)紙粗磨后(hou)進行拋光處理，然(ran)后(hou)進行硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)測試(shi)。測試(shi)所加(jia)載荷為(wei)100g，加(jia)載15s，每(mei)組試(shi)樣測量10次，顯(xian)(xian)微硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)值(zhi)取10次測量的(de)(de)(de)(de)(de)平均值(zhi)，所得(de)(de)到復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)值(zhi)如圖5所示。由圖中(zhong)可(ke)以看出，fe非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)大(da)概(gai)在(zai)850hv，而tin陶(tao)瓷/fe基非(fei)晶(jing)(jing)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)1050hv。其結(jie)果表(biao)(biao)明(ming)(ming)添加(jia)tin陶(tao)瓷后(hou)對非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)值(zhi)有明(ming)(ming)顯(xian)(xian)改善(shan)。以本實例(li)為(wei)例(li)，當復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)添加(jia)20％陶(tao)瓷后(hou)，硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)值(zhi)提(ti)(ti)高了23.5％。這表(biao)(biao)明(ming)(ming)，制(zhi)(zhi)備(bei)得(de)(de)到復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)比單一的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)晶(jing)(jing)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)有提(ti)(ti)高效果，且其性(xing)能改善(shan)效果與復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)兩相比例(li)相關。而本發明(ming)(ming)所提(ti)(ti)供的(de)(de)(de)(de)(de)霧化造粉(fen)制(zhi)(zhi)備(bei)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)喂(wei)料粉(fen)技術，可(ke)使等離子噴涂(tu)(tu)(tu)技術實現(xian)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)中(zhong)比例(li)調控。因而，可(ke)以得(de)(de)到不同(tong)(tong)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)陶(tao)瓷-非(fei)晶(jing)(jing)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)，更(geng)易實現(xian)工程應(ying)用。且研究(jiu)表(biao)(biao)明(ming)(ming)，采(cai)用該復(fu)(fu)合(he)(he)(he)喂(wei)料粉(fen)，較簡單的(de)(de)(de)(de)(de)機械混合(he)(he)(he)喂(wei)料粉(fen)，制(zhi)(zhi)備(bei)得(de)(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)致密性(xing)更(geng)好，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)更(geng)高。

實施例7：比較在45#鋼基體上噴涂的tin涂層、fe-基非晶涂層的耐磨性能。采用國產銷盤式sft-2m摩擦磨損試驗機進行了磨損測試，載荷15n，加載時15min，無潤滑，摩擦副選用sin。比較兩類涂層的磨損量，其結果如圖6所示。統計結果可以看出鐵基非晶涂層的表面磨損量在0.35mm³，說明鐵基非晶涂層的磨損量大，而采用霧化造粒的復合喂料粉制備出的涂層表面磨損量為最低，在0.18mm³左右，說明霧(wu)化造粒(li)復合(he)(he)喂(wei)料(liao)粉末制備的(de)(de)涂(tu)層(ceng)表面(mian)最為致密，與鐵(tie)基(ji)非(fei)晶涂(tu)層(ceng)相比(bi)有磨損量(liang)降低48.6％。研究同時表明霧(wu)化造粒(li)復合(he)(he)喂(wei)料(liao)粉末制備的(de)(de)tin陶瓷/fe基(ji)非(fei)晶復合(he)(he)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)耐磨性比(bi)機械混粉粉末制備的(de)(de)tin陶瓷/fe基(ji)非(fei)晶復合(he)(he)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)耐磨性好。

綜上(shang)表明(ming)，采(cai)用(yong)本發明(ming)可(ke)以制備(bei)得(de)到ti包覆(fu)非(fei)(fei)晶(jing)的(de)(de)(de)復(fu)合粉(fen)，且采(cai)用(yong)該(gai)復(fu)合粉(fen)作為熱(re)噴涂(tu)的(de)(de)(de)喂料(liao)粉(fen)制備(bei)得(de)到的(de)(de)(de)tin陶瓷-fe基(ji)非(fei)(fei)晶(jing)復(fu)合涂(tu)層較單一的(de)(de)(de)非(fei)(fei)晶(jing)涂(tu)層的(de)(de)(de)硬度(du)值和耐磨(mo)性(xing)均有(you)明(ming)顯提高。

本發明未盡(jin)事宜為公知技術。