一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料及其使用方法，属于陶瓷耐磨涂层技术领域。该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂40~65重量份，疏松剂30~40重量份，愈合剂5~20重量份，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜、NiAl或NiCr，愈合剂为二氧化锆粉末。将强化剂、疏松剂和愈合剂分别过筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，送粉对喷涂基体进行热喷涂，在喷涂基体表面获得抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。本发明专利技术旨在解决氧化铝基陶瓷热喷涂涂层材料高脆低韧、喷涂过程中易产生微裂纹的问题。

Thermal spraying crack resistant alumina ceramic composite coating material and its application method

The invention relates to a thermal spraying anti crack expanding alumina ceramic composite coating material and a usage method thereof, belonging to the technical field of ceramic wear-resistant coating. The thermal spraying anti crack expanded alumina ceramic composite coating material is prepared by the following raw materials, the weight of the fortifier 40~65, the weight portion of the loose agent 30~40, the weight portion of the healing agent 5~20, of which the fortifier is alumina powder, the loose agent is copper, NiAl or NiCr, the healing agent is two zirconia powder. The intensifier, the loose agent and the healing agent were screened separately, then the intensifier and the healing agent were mixed evenly, and then the powder was sent into the two powder feeder respectively, and the powder was sent to the spraying substrate by thermal spraying. The crack resistant and expanded alumina ceramic composite coating material was obtained on the surface of the spraying substrate. The invention aims at solving the problems of high brittleness, low toughness, and easy to produce micro cracks during the spraying process of alumina based ceramic thermal spraying coating material.

【技术实现步骤摘要】
一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料及其使用方法
本专利技术涉及一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料及其使用方法，属于陶瓷耐磨涂层

技术介绍
氧化铝热喷涂陶瓷涂层因其低密度、耐高温、耐腐蚀、高硬度、耐磨损、化学稳定性较好等优点被广泛应用于航空航天、机械电子、医疗以及化工等领域。但氧化铝陶瓷材料晶体结构属于刚玉型，由强方向性的离子键和共价键结合，导致其自身具有高脆性低韧性，高温喷涂过程中容易产生微裂纹，这一特性制约了氧化铝陶瓷材料的实际应用。氧化锆具有升温收缩，降温膨胀的相变体积变化特性。升温时二氧化锆由单斜向四方转化，吸收热量，有明显的体积收缩（5%），而降温时（四方像单斜转化）产生体积膨胀（8%）。氧化锆单斜向四方转化温度通常在1100℃~1200℃之间，而冷却时四方向单斜转化，由于单斜新相晶核形成困难，因而转变温度在860℃~980℃之间。针对氧化铝高脆低韧、喷涂过程中易产生微裂纹的特点，国内外研究工作者做了大量的研究来改善氧化铝陶瓷材料的这一特性，提出氧化铝基陶瓷材料的颗粒弥散增韧、层状增韧、晶须增韧等方法。该类型的方法在降温过程中氧化锆由于周围陶瓷颗粒的束缚，不能发生相变，抑制氧化锆的体积膨胀，在涂层内部产生有限压应力，虽然一定程度上抑制裂纹的产生与扩展，但是增韧效果有限，从而不能完全满足氧化铝陶瓷材料的使用要求。因此针对上述的问题，需要一种低成本、工艺简单、裂纹产生以后能消除裂纹的方法快速简单制备绿色健康、低成本的热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层的方法。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料及其使用方法。本专利技术旨在解决氧化铝基陶瓷热喷涂涂层材料高脆低韧、喷涂过程中易产生微裂纹的问题。本专利技术通过以下技术方案实现。一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂40~65重量份，疏松剂30~40重量份，愈合剂5~20重量份，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜、NiAl或NiCr，愈合剂为二氧化锆粉末。一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料的使用方法，将强化剂、疏松剂和愈合剂分别过筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，送粉对喷涂基体进行热喷涂，在喷涂基体表面获得抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。上述使用方法，具体过程为：步骤1、将待喷涂基体表面进行喷砂粗燥处理和清洁处理；步骤2、将强化剂、疏松剂和愈合剂破碎并过325目筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，在步骤1的基材表面进行送粉热喷涂，得到抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料（靠近基材表面的是疏松剂沉积的粘结层，外边一层是强化剂和愈合剂混合粉形成的陶瓷涂层）。上述步骤1中基体进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为：锆刚玉、白刚玉或棕刚玉，其粒度为15~30μm。上述热喷涂采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂等方法均匀喷涂上热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。本专利技术的涂层材料中添加了愈合剂和疏松剂沉积的粘结层。（1）愈合剂为氧化锆，温度变化导致的相变可以引起体积，喷涂冷却过程中，氧化锆发生四方相向单斜相转化，导致体积膨胀，氧化锆体积增大愈合氧化铝产生的裂纹，从而实现喷涂过程裂纹愈合的目的，并且在涂层内部产生一定压应力。（2）在涂层内部存在压应力的情况下，具有较好韧性的疏松剂能够流动，填充附近的裂纹，同时疏松剂为愈合剂体积变化预留出空间。（3）热喷涂过程中，可以保证材料快速升温，减少单斜向四方转化引起的体积收缩；而后续的缓慢降温有助于氧化锆四方相向单斜相完全转变，从而达到8%的体积膨胀。本专利技术的有益效果是：制备成本较低、工艺简单，该材料充分利用氧化锆四方向单斜转化相变的体积膨胀来自愈合涂层，能较好的解决高温喷涂过程氧化铝基陶瓷涂层内的微裂纹。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂65g，疏松剂30g，愈合剂5g，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜，愈合剂为二氧化锆粉末。该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料的使用方法，将强化剂、疏松剂和愈合剂分别过筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，送粉对喷涂基体进行热喷涂，在喷涂基体表面获得抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。上述使用方法，具体过程为：步骤1、将待喷涂基体（铜合金）表面进行喷砂粗燥处理和清洁处理；基体进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为：锆刚玉，其粒度为15μm；步骤2、将氧化铝粉末强化剂65g、铜疏松剂30g和二氧化锆粉末愈合剂5g破碎并过325目筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，在步骤1的基材表面进行送粉热喷涂，得到抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。实施例2该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂40g，疏松剂40g，愈合剂20g，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜，愈合剂为二氧化锆粉末。该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料的使用方法，将强化剂、疏松剂和愈合剂分别过筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，送粉对喷涂基体进行热喷涂，在喷涂基体表面获得抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。上述使用方法，具体过程为：步骤1、将待喷涂基体（铜合金）表面进行喷砂粗燥处理和清洁处理；基体进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为：锆刚玉，其粒度为15μm；步骤2、将氧化铝粉末强化剂40g、铜疏松剂40g和二氧化锆粉末愈合剂20g破碎并过325目筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，在步骤1的基材表面进行送粉热喷涂，得到抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。实施例3该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂60g，疏松剂32g，愈合剂8g，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为NiAl，愈合剂为二氧化锆粉末。该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料的使用方法，将强化剂、疏松剂和愈合剂分别过筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，在步骤1的基材表面进行送粉热喷涂，得到抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。上述使用方法，具体过程为：步骤1、将待喷涂基体（铸铁）表面进行喷砂粗燥处理和清洁处理；基体进行喷砂粗糙处理，然后利用干燥空气对喷砂表面进行清洁处理，喷砂粗糙过程中所使用的的沙粒材料为：白刚玉，其粒度为30μm；步骤2、将氧化铝粉末强化剂60g、NiAl疏松剂32g和二氧化锆粉末愈合剂8g破碎并过325目筛，然后将强化剂和愈合剂混合均匀，再与疏松剂分别送入两个送粉器中，在步骤1的基材表面进行送粉热喷涂，得到抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料。实施例4该热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，材料采用如下原料制备，强化剂55g，疏松剂35g，愈合剂10g，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为NiCr，愈合剂为二氧化锆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，其特征在于：材料采用如下原料制备，强化剂40~65重量份，疏松剂30~40重量份，愈合剂5~20重量份，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜、NiAl或NiCr，愈合剂为二氧化锆粉末。

【技术特征摘要】
1.一种热喷涂抗裂纹扩展氧化铝陶瓷复合涂层材料，其特征在于：材料采用如下原料制备，强化剂40~65重量份，疏松剂30~40重量份，愈合剂5~20重量份，其中强化剂为氧化铝粉末，疏松剂为铜、NiAl或NiCr，愈合剂为二氧化锆粉末。2.一种根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏，李乔磊，吕凯月，陈榕，陆建生，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53