一种铁镍复合涂层的制备方法及铁镍复合涂层材料技术

本发明专利技术公开了一种铁镍复合涂层的制备方法及铁镍复合涂层材料，涉及涂层制备技术领域。铁镍复合涂层的制备方法在沉积过程中利用沉积基体背面上的磁体产生强磁场，使微米级铁镍粉末颗粒在超音速流加速之外，还受到强磁场的作用，进而达到二次加速效果，从而减少粒子冲击时，由于气体激波造成的颗粒碰撞速度的损失，大幅提升2微米以下铁镍颗粒的沉积成功率。与传统工艺相比，本发明专利技术所提出的磁辅助气体动态喷涂的方法具有更高的沉积效率，颗粒间结合更加紧密，涂层致密度高、成分均匀，孔隙率低，具有更好的导磁、耐磨、耐蚀性能。耐蚀性能。耐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铁镍复合涂层的制备方法及铁镍复合涂层材料


[0001]本专利技术涉及涂层制备
，具体而言，涉及一种铁镍复合涂层的制备方法及铁镍复合涂层材料。

技术介绍

[0002]热气动力固态沉积是一种涂层制备工艺，其原理是利用会聚
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发散喷嘴产生超音速气体射流(气流起始加热温度300
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1000℃)，将待沉积的颗粒加速至200
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1500m/s的速度，撞击目标表面时，颗粒会发生巨大的塑性变形，从而产生与基底成功结合所必需的紧密接触。与高温热喷涂工艺不同，热气动力固态沉积工作气体的温度比颗粒材料的熔点低得多，可以避免高温造成的有害影响(如氧化、热残余应力等)。
[0003]铁镍合金是一类具有优异综合力学性能和物理性能的功能结构一体化材料。铁镍合金具有窄而陡的磁滞回线，在弱磁场中具有很大磁导率和很小的矫顽力。铁镍合金的加工性能好，可制成各种形状复杂、尺寸要求精确的元件。铁镍合金的性能优势在于磁导率高，在弱、中磁场下尤其明显。除此之外，由于加入了贵重金属镍，所以铁镍合金拥有极小的矫顽力，加工性能非常好，相比较其他的合金而言它拥有更优异的防锈性能。
[0004]目前，铁镍复合涂层主要通过等离子喷涂法实现，但利用此方法制备大厚度的铁镍合金涂层(＞1mm)异常困难，沉积效率低，成本较高且工作效率较低，限制了其推广和应用范围。
[0005]热气动力固态沉积的优势就在于提高喷涂颗粒与基底的结合强度，而且推送气体一般为惰性气体，颗粒温度也小于待沉积材料的熔点，极大的避免高温氧化的影响。但是，由于许多原因，实际上不可能获得与均匀度相等的沉积效率。主要是因为：射流和外部大气之间产生气压失衡导致颗粒扩散，使外射流边缘一些颗粒无法达到临界速度到达表面或碰撞基体。射流外围的粒子速度低于射流中心线处的粒子速度，导致无法得到组织均匀的涂层。同时，超音速射流在基体表面产生的激波，对于粒径＜2微米以下的微小颗粒干扰极大，导致此类粉末沉积质量较差，甚至于无法沉积，影响涂层最终质量。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种铁镍复合涂层的制备方法及铁镍复合涂层材料，旨在提升沉积效率，得到均匀、且厚度较厚的铁镍复合涂层。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种铁镍复合涂层的制备方法，包括：采用热气动力固态沉积的方法，将铁镍混合粉末沉积在基体上；其中，基体具有沉积面和与沉积面相对的沉积背面，在沉积过程中沉积背面上设置有用于产生磁场的磁体。
[0010]在可选的实施方式中，磁体的剩磁Br为5
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10T，矫顽力Hc为1000
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1500kA/m；优选地，磁体为长方体形状的永磁体；更优选地，磁体的长、宽、高分别依次为20
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30cm、10
‑
20cm、
2
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10cm。
[0011]在可选的实施方式中，磁体为永磁材料；优选为钕铁硼磁体，且磁体为N30SH
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N42SH级。
[0012]在可选的实施方式中，铁镍混合粉末的制备过程包括：将铁粉末和镍粉末混合、烘干；优选地，采用球磨的方式进行混合，控制球磨时间为2
‑
5h；优选地，烘干温度为80
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100℃，烘干时间为30
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40min。
[0013]在可选的实施方式中，铁粉末和镍粉末的质量比为1:0.8
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1；优选地，铁粉末的粒径为40
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50μm，镍粉末的粒径为30
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45μm；优选地，基体的材质为不锈钢。
[0014]在可选的实施方式中，热气动力固态沉积的过程是在一个腔室内进行，腔室上具有保护气进口和保护气出口，以利用保护气进口和保护气出口通入和输出保护气，使沉积过程在内循环正压系统下进行。
[0015]在可选的实施方式中，控制气体喷涂距离为25
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50mm，送粉速率为2
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10r/min，气体喷涂压力为2.0
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3.0MPa，喷涂气体预热温度为300
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1000℃；优选地，工作气体为氩气、氮气或氦气。
[0016]在可选的实施方式中，还包括：将沉积完成后的工件进行热处理，优选地，热处理温度为700
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900℃，热处理时间为3
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5h。
[0017]在可选的实施方式中，在热处理之后，对工件进行后处理，后处理包括依次进行的抛光、清洗。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种铁镍复合涂层材料，包括基体和在基体上沉积的铁镍复合涂层，铁镍复合涂层通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：采用热气动力固态沉积的方法，将铁镍混合粉末沉积在基体上形成铁镍复合涂层，在沉积过程中利用沉积背面上的磁体产生磁场，使铁镍粉末磁化，被磁化的粉末颗粒除了被产生超音速流加速之外，还具有静电力的作用，能够达到二次加速的效果，以减少粒子冲击时速度的损失。与传统工艺相比，本专利技术所提出的磁辅助气体动态喷涂的方法具有更高的沉积效率，能够低成本、高效率的制备厚度更厚的铁镍复合涂层，且涂层的致密度高、组织成分均匀，孔隙率低，具有更好的导磁、耐磨、耐腐蚀性能。
[0020]需要说明的是，本专利技术实施例所提供的方法之所以具有更好的性能，特别是组织成分均匀，主要是由于在强磁场作用下，铁镍等磁性颗粒上，可以有效地使沉积粒子的运动轨迹集中，减少了粒子的扩散，并完成二次加速，同时，降低气流激波对小颗粒粒子的影响。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1为有钕铁硼磁体的实验装置示意图；
[0023]图2为有磁场的铁镍复合涂层的横截面微观形貌；
[0024]图3为对比例中得到复合涂层的横截面微观形貌。
[0025]图标：10
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气体加热器；20
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送粉器；30
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喷枪；40
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腔室；41
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保护气进口；42
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保护气
出口；43
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基体；44
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钕铁硼磁体。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁镍复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：采用热气动力固态沉积的方法，将铁镍混合粉末沉积在基体上；其中，所述基体具有沉积面和与所述沉积面相对的沉积背面，在沉积过程中所述沉积背面上设置有用于产生磁场的磁体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁体的剩磁Br为5
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10T，矫顽力Hc为1000
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1500kA/m；优选地，所述磁体为长方体形状的永磁体；更优选地，所述磁体的长、宽、高分别依次为20
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30cm、10
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20cm、2
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10cm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磁体为永磁材料；优选为钕铁硼磁体，且磁体为N30SH
‑
N42SH级。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁镍混合粉末的制备过程包括：将铁粉末和镍粉末混合、烘干；优选地，采用球磨的方式进行混合，控制球磨时间为2
‑
5h；优选地，烘干温度为80
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100℃，烘干时间为30
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40min。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁粉末和所述镍粉末的质量比为1:0.8
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1；优选地，所述铁粉末的粒径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢迎春，黄仁忠，邓春明，兰海明，赵仕杰，俞泽新，王昊，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：