一种完全非晶涂层的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115612965A(43)申请公布日2023.01.17(21)申请号202211287375.1(22)申请日2022.10.20(71)申请人辽宁石油化工大学地址113001辽宁省抚顺市望花区丹东路西段一号(72)发明人吴念初李婷婷连景宝(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212专利代理师李娜李馨(51)Int.Cl.C23C4/06(2016.01)C23C4/129(2016.01)B22F1/08(2022.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种完全非晶涂层的制备方法(57)摘要本发明涉及一种完全非晶涂层的制备方法，属于超音速火焰喷涂技术领域。一种完全非晶涂层的制备方法，所述方法为超音速火焰喷涂法，其中，原料为非晶粉末，所采用的超音速火焰喷涂装置的喷嘴为拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴由发散段和收缩段组成，其中，所述收缩段长度为21～56mm，收缩段线型采用维托辛斯基曲线设计法；所述发散段长度为170～200mm，喉口部直径12～16mm。本发明所述超音速火焰喷涂喷嘴采用拉瓦尔喷嘴，优化拉瓦尔喷发散段和收缩段结构，促使粉末粒子在撞击基板之前处于半熔化状态、较高的撞击速度、较短的驻留时间，从而减少所制备铁基非晶涂层中的孔隙和氧化缺陷，增加与基体结合强度，防止涂层开裂。CN115612965ACN115612965A权利要求书1/1页1.一种完全非晶涂层的制备方法，其特征在于：所述方法为超音速火焰喷涂法，其中，原料为非晶粉末，所采用的超音速火焰喷涂装置的喷嘴为拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴由发散段和收缩段组成，其中，所述收缩段长度为21～56mm，收缩段线型采用维托辛斯基曲线设计法；所述发散段长度为170～200mm，喉口部直径12～16mm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述拉瓦尔喷嘴的喷嘴口处直径为71mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所得涂层为完全非晶合金涂层，孔隙率低于2.1％，氧含量低于1.8％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述非晶粉末的直径为10～60μm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述非晶粉末的直径为20～30μm。6.根据权利要求1、4、5所述的方法，其特征在于：所述超音速火焰喷涂法的原料为铁基非晶粉末。7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于：所述非晶粉末粒子在撞击基板之前熔化指数小于1。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述超音速火焰喷涂法中，喷涂距离为150～200mm；空气压力为850～940KPa；丙烷压力为900～980KPa；氮气压力为700～800KPa。2CN115612965A说明书1/4页一种完全非晶涂层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种完全非晶涂层的制备方法，属于超音速火焰喷涂技术领域。背景技术[0002]块体非晶合金的出现，实现了用常规铸造方法制备大尺寸非晶合金，并使非晶合金作为结构材料的应用成为可能。非晶合金在许多方面呈现出较常规合金材料更优异的性能，如高硬度、高弹性模量、高耐磨性以及优异的耐腐蚀性能。在对材料的各种性能要求日益苛刻的21世纪，非晶合金材料有望成为最重要的新型工程材料之一。[0003]然而，块体非晶合金的塑性很差，这严重限制了其实际应用。由于在微米尺度下，非晶合金的脆性会大大改善，将非晶合金微粉末喷涂到韧性基体上制成非晶涂层是一个有效改善脆性并发挥其耐磨耐蚀特性的方法。热喷涂方法制备的非晶合金涂层，呈现出高强度、高耐磨性及优异的耐腐蚀性能，在海洋、电力、石化等国家重大领域关键部件上具有重要应用前景。然而，热喷涂涂层使役过程中一个突出问题是其易于发生分层或局部开裂，最终导致涂层失效，这与涂层制备过程中形成的氧化物及孔隙等缺陷密切相关。涂层中氧化物和孔隙的形成由喷涂过程粉末粒子的速度和温度变化规律决定，而粒子的速度和温度特性与超音速火焰喷涂喷嘴结构息息相关。因而，超音速火焰喷涂喷嘴结构特性是制备高致密度、低氧化缺陷、高性能非晶合金涂层的关键。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种超音速火焰喷涂喷嘴优化方法及高性能非晶涂层的制备方法，所述方法为优化超音速火焰喷涂喷嘴结构，具体为：超音速火焰喷涂喷嘴采用拉瓦尔喷嘴，通过优化设计拉瓦尔喷嘴收缩段和发散段，使非晶粉末在撞击基板的速度高且处于半熔化状态，之后在基板上形成铁基完全非晶涂层。[0005]一种完全非晶涂层的制备方法，所述方法为超音速火焰喷涂法，其中，原料为非晶粉末，所采用的超音速火焰喷涂装置的喷嘴为拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴由发散段和收缩段组成，其中，[0006]所述收缩段长度为21～56mm，收缩段线型采用维托辛斯基曲线设计法；[000