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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及涂層技術領域，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】
[0002]硼化物、碳化物及其復合陶瓷材料具有熔點高、硬度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可用于制備陶瓷涂層，其在耐高溫、耐磨損、抗燒蝕領域具有廣闊的應用前景，其中硼化物-碳化物復合陶瓷顯示出更好的優(yōu)越性。目前硼化物-碳化物復合陶瓷及其涂層制備技術成為該領域的研究熱點。
[0003]現(xiàn)有技術通常采用包埋法、氣相沉積法和反應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，難以滿足實際應用；反應熱壓法的核心為自蔓延合成技術，這種方法雖然具有設備簡單、能耗低、效率高的優(yōu)點，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]熱噴涂技術具有噴涂材料廣泛、工藝靈活簡單、不受零件外形約束、可大面積成型的優(yōu)點，在涂層制備方面具有廣泛的應用。由于碳化物、硼化物的熔點較高，現(xiàn)有技術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，有關熱噴涂制備同時含有硼化鋯和碳化鋯兩種組分的陶瓷基涂層還未見報道。

【發(fā)明內容】

[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量分數(shù)為10%?30% ;
[0009]所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總質量在所述噴涂粉體中的質量分數(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險，且能夠在噴涂的過程中分解產生氫氣，產生的氫氣電離和燃燒能夠進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性和自蔓延反應特性，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)明通過對噴涂粉體的成分進行合理設計，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氣，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計合理，具有較好的流動性，采用這種噴涂粉體進行等離子噴涂，能夠原位制備得到同時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方案所述的方法制備得到的，這種陶瓷涂層中同時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)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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)明實施例1制備得到的噴涂粉體的SEM圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實施例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。
【具體實施方式】
[0029]下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[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)明的實施例中，所述鋁粉的尺寸在亞微米尺度。在本發(fā)明的實施例中，所述鋁粉的粒度為1微米?6微米；在其他的實施例中，所述鋁粉的粒度為2微米?5微米；在另外的實施例中，所述鋁粉的粒度為3微米?4微米。在本發(fā)明的實施例中，所述鋁粉的純度> 98%。
[0032]在本發(fā)明的實施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為10%?30% ;在其他的實施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為15%?25% ;在另外的實施例中，所述鋁粉在噴涂粉體中的質量分數(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險，另一方面氫化鋯粉在噴涂的過程中分解產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)明的實施例中，所述氫化鋯粉的粒度為3微米?18微米；在其他的實施例中，所述氫化鋯粉的粒度為5微米?15微米；在另外的實施例中，所述氫化鋯粉的粒度為8微米?12微米。
[0034]在本發(fā)明的實施例中，所述氫化鋯粉體在噴涂粉體中的質量分數(shù)為58%?75% ；在其他的實施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為58%?66% ;在其他的實施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為62%?70% ;在另外的實施例中，所述氫化鋯粉在噴涂粉體中的質量分數(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)明的實施例中，所述碳化硼粉的粒度為3微米?24微米；在其他的實施例中，所述碳化硼粉的粒度為5微米?20微米；在另外的實施例中，所述碳化硼粉的粒度為10微米?15微米。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為12%?15% ;在其他的實施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為12%?14% ;在其他的實施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為13%?15%;在另外的實施例中，所述碳化硼粉在噴涂粉體中的質量分數(shù)為12%。
[0037]在本發(fā)明的實施例中，所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總質量在噴涂粉體中的質量分數(shù)為70%?90% ;在其他的實施例中，所述氫化鋯粉和碳化硼粉的總