一種噴涂粉體、熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噴涂粉體、熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硼化物、碳化物及其復(fù)合陶瓷材料具有熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于制備陶瓷涂層，其在耐高溫、耐磨損、抗燒蝕領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其中硼化物-碳化物復(fù)合陶瓷顯示出更好的優(yōu)越性。目前硼化物-碳化物復(fù)合陶瓷及其涂層制備技術(shù)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)通常采用包埋法、氣相沉積法和反應(yīng)熱壓法制備成分為碳化物或硼化物的陶瓷基涂層，其中包埋法制備涂層的效率較低；氣相沉積法制備涂層的厚度受到限制，難以滿足實(shí)際應(yīng)用；反應(yīng)熱壓法的核心為自蔓延合成技術(shù)，這種方法雖然具有設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是在制備過程中必須借助壓力裝置極壓成型，形狀受限。
[0004]熱噴涂技術(shù)具有噴涂材料廣泛、工藝靈活簡(jiǎn)單、不受零件外形約束、可大面積成型的優(yōu)點(diǎn)，在涂層制備方面具有廣泛的應(yīng)用。由于碳化物、硼化物的熔點(diǎn)較高，現(xiàn)有技術(shù)中采用熱噴涂的方法制備碳化物、硼化物陶瓷基涂層只能制備單一成分的涂層，如硼化鋯涂層或碳化鋯涂層，而且制備得到的陶瓷基涂層的致密性較差，孔隙較多。
[0005]目前，有關(guān)熱噴涂制備同時(shí)含有硼化鋯和碳化鋯兩種組分的陶瓷基涂層還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種噴涂粉體、熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層及其制備方法，采用本發(fā)明提供的噴涂粉體熱噴涂后得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層主要含有硼化鋯和碳化鋯兩種組分，而且這種熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層組織致密，孔隙較少。
[0007]本發(fā)明提供了一種噴涂粉體，包括鋁粉、氫化鋯粉和碳化硼粉。
[0008]優(yōu)選的，所述鋁粉在所述噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?30% ;
[0009]所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總質(zhì)量在所述噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%?90% ；
[0010]所述氫化鋯粉和碳化硼粉的摩爾比為(2.5?3.0): (1.0?1.1)。
[0011]優(yōu)選的，所述噴涂粉體的粒度為-140目?+325目。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的噴涂粉體中含有氫化鋯，氫化鋯能夠代替金屬鋯降低制粉自燃風(fēng)險(xiǎn)，且能夠在噴涂的過程中分解產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生的氫氣電離和燃燒能夠進(jìn)一步提高熱源溫度和改善還原性氣氛，這種噴涂粉體具有較好的流動(dòng)性和自蔓延反應(yīng)特性，能夠使制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層組織致密、孔隙較少；而且本發(fā)明通過對(duì)噴涂粉體的成分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，能夠原位合成主要包括硼化鋯和碳化鋯成分的陶瓷基涂層，無需單獨(dú)噴涂硼化鋯和碳化鋯粉體即可制得含有兩種成分的陶瓷基涂層。
[0013]本發(fā)明提供了一種熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層的制備方法，包括:
[0014]將噴涂粉體進(jìn)行等離子噴涂，得到熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層；
[0015]所述噴涂粉體為上述技術(shù)方案所述的噴涂粉體。
[0016]優(yōu)選的，所述等離子噴涂過程中的電流為550A?650A，電壓為60V?70V。
[0017]優(yōu)選的，所述等離子噴涂過程中的主氣為氬氣，所述主氣壓力為0.6MPa?0.8MPa，所述主氣流量為351pm?451pm。
[0018]優(yōu)選的，所述等離子噴涂過程中的輔氣為氫氣，所述輔氣壓力為0.5MPa?0.7MPa，所述輔氣流量為51pm?101pm。
[0019]優(yōu)選的，所述等離子噴涂過程中的送粉氣體為氮?dú)?，所述送粉氣體壓力為0.6MPa?0.8MPa，所述送粉氣體流量為4scfh?8scfh，所述送粉氣體的送粉速率為35g/min ?45g/min。
[0020]優(yōu)選的，所述等離子噴涂過程中的噴涂線速度為400mm/s?600mm/s，噴涂距離為140mm ?160mmo
[0021]本發(fā)明提供的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層由上述技術(shù)方案所述的噴涂粉體通過等離子噴涂制備得到，這種噴涂粉體成分設(shè)計(jì)合理，具有較好的流動(dòng)性，采用這種噴涂粉體進(jìn)行等離子噴涂，能夠原位制備得到同時(shí)含有硼化鋯和碳化鋯兩種成分的陶瓷基涂層，而且制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層具有較好的致密性、孔隙較少。
[0022]本發(fā)明提供了一種由上述技術(shù)方案所述的方法制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層，主要包括硼化鋯和碳化鋯。
[0023]本發(fā)明提供的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層是由上述技術(shù)方案所述的方法制備得到的，這種陶瓷涂層中同時(shí)含有硼化鋯和碳化鋯兩種成分，而且這種熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層的組織致密，孔隙較少。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的噴涂粉體的XRD圖譜；
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的噴涂粉體的SEM圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層的XRD圖譜；
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層的SEM 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(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)人員在沒有做出創(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)的范圍。
[0030]本發(fā)明提供了一種噴涂粉體，包括鋁粉、氫化鋯粉和碳化硼粉。
[0031]本發(fā)明提供的噴涂粉體包括鋁粉。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鋁粉的尺寸在亞微米尺度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鋁粉的粒度為1微米?6微米；在其他的實(shí)施例中，所述鋁粉的粒度為2微米?5微米；在另外的實(shí)施例中，所述鋁粉的粒度為3微米?4微米。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鋁粉的純度> 98%。
[0032]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?30% ;在其他的實(shí)施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?25% ;在另外的實(shí)施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。
[0033]本發(fā)明提供的噴涂粉體包括氫化鋯粉。本發(fā)明提供的噴涂粉體采用氫化鋯粉為原料一方面能夠降低制粉風(fēng)險(xiǎn)，另一方面氫化鋯粉在噴涂的過程中分解產(chǎn)生的氫氣電離或燃燒后能夠提高熱源溫度，改善還原性氣氛，使制備得到的熱噴涂原位合成硼化鋯-碳化鋯基陶瓷涂層組織致密、孔隙較少。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉的粒度為3微米?18微米；在其他的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉的粒度為5微米?15微米；在另外的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉的粒度為8微米?12微米。
[0034]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉體在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58%?75% ；在其他的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58%?66% ;在其他的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62%?70% ;在另外的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58%。
[0035]本發(fā)明提供的噴涂粉體包括碳化硼粉。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述碳化硼粉的粒度為3微米?24微米；在其他的實(shí)施例中，所述碳化硼粉的粒度為5微米?20微米；在另外的實(shí)施例中，所述碳化硼粉的粒度為10微米?15微米。
[0036]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%?15% ;在其他的實(shí)施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%?14% ;在其他的實(shí)施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%?15%;在另外的實(shí)施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0037]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總質(zhì)量在噴涂粉體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%?90% ;在其他的實(shí)施例中，所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總