在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法

摘要

一种在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法，属于材料表面工程技术领域。在大气环境下，采用气氛保护热喷涂系统对金属零件孔、槽等几何结构内表面实施斜入射喷涂制备陶瓷-金属复合涂层，对粒度范围5-100μm原料粉末进行金属包覆预处理、形成喷涂用包覆复合粉末，金属包覆层厚度0.1-5μm、连续致密且其成分与原料粉末的金属相相同或接近，喷涂时保护气体输送装置引入氮气或氩气，制备出与喷涂粉末成分及相结构一致性好、孔隙缺陷少、结合强度高的内表面热喷涂涂层。该方法抑制喷涂粉末的氧化及分解，减少氧化及分解反应气相产物和改善喷涂粉末表面熔化状态、促进沉积致密化，满足零件孔、槽等内表面涂层的制造需求。

主权项

一种在零件内表面热喷涂可控成分与结构涂层的致密化制备方法，其特征是：所述方法采用以下步骤：1)采用配备高速火焰喷涂设备的气氛保护热喷涂系统，根据零件孔、槽等几何结构内表面形状及尺寸设定喷涂入射角，喷涂入射角为喷枪火焰喷射方向与零件待沉积表面之间的夹角，调节范围为20‑90度角，采用保护气体输送装置对喷涂涂层沉积过程进行气氛保护；2)喷涂沉积前，对零件内表面去除油污和杂质，并进行喷砂或磨粒打磨处理获得洁净、粗糙化的表面；3)向高速火焰喷涂设备装载用于喷涂的烘干处理的包覆复合粉末，原料粉末初始粒径范围为5‑100μm，包覆层厚度范围0.1‑5μm；4)打开保护气体输送装置的控制阀门输送保护气体，所用保护气体为惰性的氮气或氩气，将保护气体喷射到喷涂粒子飞行及沉积作用区域，气体压强为1.0‑5.0个大气压，气体流量为1‑100L/min，零件预热和喷涂沉积过程维持保护气体输送，喷涂后涂层表面温度低于预热温度时，停止保护气体供给；5)第一遍喷涂沉积前，首先利用喷枪火焰预热零件表面至120‑200摄氏度，再输送喷涂粉末进行喷涂沉积，需要重复进行多遍喷涂沉积时，控制每遍之间涂层冷却至80‑150摄氏度范围内再进行下一遍的喷涂，直至达到零件要求的涂层厚度；6)喷涂沉积过程中，依据零件孔、槽几何结构内表面特点进行零件运动形式控制，其中，非对称内表面结构的零件保持不动，喷枪移动扫描沉积，具有对称内表面结构零件则以对称中心为中心轴自转，配合喷枪的移动扫描进行沉积，喷枪移动扫描速度为10‑500mm/s，零件自转速度为10‑1000rpm。