一种制备金属复合梯度准晶涂层的冷喷涂装置及方法

摘要

本发明涉及表面涂层的制备领域，具体为一种制备金属复合梯度准晶涂层的冷喷涂装置及方法。该装置的准晶粉末送粉器和金属或合金粉末送粉器分别通过管路连至气固混合室，形成双通道送粉结构，在所述管路上分别设有准晶粉末加热器和金属或合金粉末加热器，气体加热器通过管路连接气固混合室，在气固混合室的出口处设置超音速喷嘴。气源压缩气体的一分路进入准晶粉末送粉器，一分路进入金属粉末送粉器，一分路进入加热器，气体和粉末通过气固混合室进入超音速喷嘴形成气-固双相流，气-固双相流中的固体颗粒喷射到工件表面，发生严重的塑性变形沉积于工件表面。本发明可以解决涂层脆性和相变等问题，可以制备多种系列的二元或多元合金准晶梯度涂层。

主权项

一种制备金属复合梯度准晶涂层的冷喷涂方法，其特征在于，采用冷喷涂装置包括：准晶粉末送粉器、金属或合金粉末送粉器、气体加热器、准晶粉末加热器、金属或合金粉末加热器、气固混合室、超音速喷嘴，具体结构如下：准晶粉末送粉器和金属或合金粉末送粉器分别通过管路连至气固混合室，形成双通道送粉结构，在所述管路上分别设有准晶粉末加热器和金属或合金粉末加热器，气体加热器通过管路连接气固混合室，在气固混合室的出口处设置超音速喷嘴；采用气体动力喷涂方法，将气源压缩气体分三路，第一路进入准晶粉末送粉器，第二路进入金属或合金粉末送粉器，作为载气将粉末引入喷嘴；第三路连接气体加热器，气体经过预热后进入气固混合室，三路气体在气固混合室混合进入超音速喷嘴形成气‑固双相流；气‑固双相流在超音速喷嘴的收缩段压缩通过喉部进入超音速喷嘴的扩张段膨胀加速达到超音速；气‑固双相流喷射到工件的表面，其中的金属或合金粉末和准晶粉末与工件表面碰撞发生严重的塑性变形粘接于工件表面，后继的金属或合金粉末和准晶粉末重复这一过程，而形成金属复合梯度准晶涂层；气体动力喷涂制备复合梯度准晶涂层的工艺参数范围如下：气‑固双相流的喷射距离为5～50mm，气体压强为0.5～5.0MPa，气体温度为室温至700℃，气流流量为10～30g/s，粉末粒度为1～100µm，两路送粉器分别有独立的调节阀门，按任意比例调节金属和准晶粉末的比例，粉末加热器对粉末加热，准晶粉末加热温度高，其温度为500～600℃；金属或合金粉末加热温度低，其温度为室温～100℃；在整个喷涂过程中，喷涂粒子保持固态，以300~1200m/s飞行并撞击工件基体表面，发生强烈塑性变形、沉积工件基体表面而形成涂层，涂层厚度为50～6000微米。