本發(fā)明涉及一種不銹鋼表面納米氧化鋯熱障涂層材料及其制備工藝，屬于等離子噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
烤管機(jī)是熒光燈管生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，其主要部件（鋼管）的材料為316L不銹鋼。由于其工作在1000℃左右的高溫環(huán)境且承受熱循環(huán)載荷，因此很容易發(fā)生高溫氧化和熱疲勞失效，導(dǎo)致停產(chǎn)及設(shè)備報(bào)廢。此外，烤管機(jī)所用熱源為天然氣，由于不銹鋼自身的熱導(dǎo)率比較高，因此散熱比較快。如果不銹鋼管表面沒有熱障涂層，將消耗更多的天然氣，從而浪費(fèi)能源、排放更多的溫室氣體。所以，迫切需要解決該設(shè)備關(guān)鍵部件的表面防護(hù)問題。本發(fā)明通過等離子噴涂技術(shù)在316L不銹鋼表面制備納米氧化鋯熱障涂層，有望顯著提高不銹鋼管的性能和使用壽命。
等離子噴涂所制備的陶瓷涂層具有優(yōu)異的耐摩擦磨損、抗氧化、抗熱震等優(yōu)良性能，可以對(duì)金屬部件提供全方位的有效保護(hù)，被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。但是等離子噴涂制備的傳統(tǒng)氧化鋯熱障涂層（即微米級(jí)涂層）也存在一些不足，如涂層的抗高溫氧化性能較差、容易發(fā)生熱疲勞失效等等，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了等離子噴涂陶瓷涂層的應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決等離子噴涂制備傳統(tǒng)氧化鋯熱障涂層材料技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種不銹鋼表面納米氧化鋯熱障涂層材料及其制備工藝。
為達(dá)到發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種不銹鋼表面納米氧化鋯熱障涂層材料及其制備工藝，該制備工藝包括三個(gè)階段，即預(yù)處理階段、制備過渡層階段及制備納米熱障涂層階段，其中：
（1）預(yù)處理階段：超聲波清洗不銹鋼基體以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式噴砂機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行噴砂處理，然后再次對(duì)已經(jīng)粗化的表面進(jìn)行超聲清洗，以除去殘留雜物；
所述不銹鋼基體為316L不銹鋼，由C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo元素組成，各組分的百分含量為：C≤0.03%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，P≤0.035%，S≤0.030%，Cr=16.0-18.0%，Ni=12.0-15.0%，Mo=2.0-3.0%；
（2）制備過渡層階段：采用等離子噴涂設(shè)備在經(jīng)過預(yù)處理的基體試樣上直接進(jìn)行噴涂作業(yè)，噴涂的鎳包鋁涂層厚度約50～90μm；
所述鎳包鋁過渡層的等離子噴涂工藝參數(shù)為：噴涂材料是KF-2鎳包鋁粉末，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離100~150mm；
（3）制備納米熱障涂層階段：在制備好的過渡層之上采用等離子噴涂制備納米熱障涂層；
所述等離子噴涂工藝參數(shù)為：噴涂功率30～45kW，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離80~100mm；
制備納米熱障涂層所用的材料為納米級(jí)氧化鋯陶瓷粉末8wt.% Y2O3-ZrO2（簡稱納米8YSZ喂料）。
本發(fā)明的有益效果為：（1）所述納米熱障涂層的顯微硬度高，耐磨性能優(yōu)良；（2）抗氧化及抗熱震性能較好；（3）原料廉價(jià)、普通，工藝簡單、成本較低，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
實(shí)施例1：
（1）預(yù)處理階段：超聲波清洗不銹鋼基體以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式噴砂機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行噴砂處理，然后再次對(duì)已經(jīng)粗化的表面進(jìn)行超聲清洗，以除去殘留雜物；
（2）制備過渡層階段：采用等離子噴涂設(shè)備在經(jīng)過預(yù)處理的基體試樣上用KF-2鎳包鋁粉末作為噴涂材料直接進(jìn)行噴涂作業(yè)，得到厚度為50μm的過渡層，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離150mm；
（3）制備納米熱障涂層階段：在制備好的過渡層之上采用等離子噴涂用納米8YSZ喂料作為噴涂材料制備8YSZ納米熱障涂層，45kW，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離90mm，所得納米熱障涂層厚度為0.15 mm。
實(shí)施例2：
（1）預(yù)處理階段：超聲波清洗不銹鋼基體以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式噴砂機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行噴砂處理，然后再次對(duì)已經(jīng)粗化的表面進(jìn)行超聲清洗，以除去殘留雜物；
（2）制備過渡層階段：采用等離子噴涂設(shè)備在經(jīng)過預(yù)處理的基體試樣上用KF-2鎳包鋁粉末作為噴涂材料直接進(jìn)行噴涂作業(yè)，得到厚度為70μm的過渡層，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離100mm；
（3）制備納米熱障涂層階段：在制備好的過渡層之上采用等離子噴涂用納米8YSZ喂料作為噴涂材料制備8YSZ納米熱障涂層，40kW，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離80mm，所得納米熱障涂層厚度為0.15 mm。
實(shí)施例3：
（1）預(yù)處理階段：超聲波清洗不銹鋼基體以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式噴砂機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行噴砂處理，然后再次對(duì)已經(jīng)粗化的表面進(jìn)行超聲清洗，以除去殘留雜物；
（2）制備過渡層階段：采用等離子噴涂設(shè)備在經(jīng)過預(yù)處理的基體試樣上用KF-2鎳包鋁粉末作為噴涂材料直接進(jìn)行噴涂作業(yè)，得到厚度為90μm的過渡層，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離120mm；
（3）制備納米熱障涂層階段：在制備好的過渡層之上采用等離子噴涂用納米8YSZ喂料作為噴涂材料制備8YSZ納米熱障涂層，35kW，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離100mm，所得納米熱障涂層厚度為0.15 mm。
實(shí)施例4：
（1）預(yù)處理階段：超聲波清洗不銹鋼基體以去除表面的氧化物、油污及其他污垢，然后利用射吸式噴砂機(jī)對(duì)試樣表面進(jìn)行噴砂處理，然后再次對(duì)已經(jīng)粗化的表面進(jìn)行超聲清洗，以除去殘留雜物；
（2）制備過渡層階段：采用等離子噴涂設(shè)備在經(jīng)過預(yù)處理的基體試樣上用KF-2鎳包鋁粉末作為噴涂材料直接進(jìn)行噴涂作業(yè)，得到厚度為80μm的過渡層，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離120mm；
（3）制備納米熱障涂層階段：在制備好的過渡層之上采用等離子噴涂用納米8YSZ喂料作為噴涂材料制備8YSZ納米熱障涂層，30kW，主氣流量40L/h，送粉壓力0.4MPa，噴涂距離90mm，所得納米熱障涂層厚度為0.15 mm。