【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料工程领域，具体涉及一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法。
技术介绍
1、钛合金作为高温结构材料方面具有巨大的应用前景，但其在600℃以上的抗氧化性能较差，氧在钛合金内部扩散速率明显加速，造成钛合金力学性能的快速下降。在高温钛合金表面构建含多功能抗氧化、耐磨复合涂层成为近年来的研究热点，复合涂层可以同时起到抗氧化、耐磨等功能。
2、在钛合金表面构建微弧氧化涂层是比较常见的表面处理方法。微弧氧化层为坚硬的多孔陶瓷层，具有较高的耐磨性能。但微弧氧化层由于其制备工艺的特殊性，涂层中不可避免的存在空隙和放电通道等缺陷，不利于抑制氧在涂层中的扩散，导致性能衰减过快。而涂层与基体之间也由于热膨胀系数不匹配的原因，随着氧化时间的增加，陶瓷层会逐渐剥落。
3、中国专利cn110158134a公开了一种冷喷涂与微弧氧化相结合的工件表面耐腐蚀耐磨处理方法，在工件进行微弧氧化之前，先用冷喷涂技术在工件表面制备出和基体结合牢固、结构致密且厚度较厚的铝金属涂层，再选择利用微弧氧化技术，于工件表面的铝金属涂层上自生长氧化铝金属陶瓷，最终所得的复合涂层具有高耐腐蚀性能及高耐磨性能。将该方法应用到钛合金表面处理，试图改善钛合金在600℃以上的抗氧化性，但发现在600℃以上服役过程中随着铝金属层的融化会导致微弧氧化层的快速脱落。
4、鉴于此，特提出此专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，旨在解决钛合金作为高
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本申请提供了一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)预处理：对基体材料表面进行预处理；
5、(2)冷喷涂处理：采用冷喷涂法，在预处理后的基体材料表面制备纯铝预处理层；
6、(3)微弧氧化处理：采用微弧氧化法，在冷喷涂处理后的基体材料表面形成微弧氧化金属陶瓷层；
7、(4)热处理：将微弧氧化处理后的基体材料在300～500℃下热处理1～3h；
8、所述基体材料为钛或钛合金。
9、在一个具体实施方式中，步骤(1)中预处理包括打磨和清洗。
10、在一个具体实施方式中，步骤(2)中纯铝预处理层的厚度为50-150μm。
11、在一个具体实施方式中，步骤(2)中冷喷涂处理时，冷喷涂气体为氩气。
12、在一个具体实施方式中，步骤(2)中冷喷涂处理时，铝金属粉末的粒径为2-20μm，纯度为≥99.9％。
13、在一个具体实施方式中，步骤(2)中冷喷涂处理时，喷涂温度为300～400℃，入口压力为2～4mpa，喷嘴移动速度为30mm/s～100mm/s，步长为0.5～1mm，喷嘴与基体材料之间的距离为1～3cm。
14、在一个具体实施方式中，步骤(3)中微弧氧化金属陶瓷层的厚度为10-30μm。
15、在一个具体实施方式中，步骤(3)中微弧氧化处理时，冷喷涂处理后的基体材料作为阳极，不锈钢板作为阴极，电解液的成分为硅酸钠10～20g/l，氢氧化钾1～5g/l。
16、在一个具体实施方式中，步骤(3)中微弧氧化处理时，在室温下施加300～450v电压，3～5a/dm2电流密度进行微弧氧化处理10～30min。
17、在一个具体实施方式中，步骤(3)中微弧氧化处理时，占空比30％～50％，频率50～200hz。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
19、(1)本研究针对钛合金高温涂层研究现状，创新性的采用冷喷涂的方法在钛合金与微弧氧化层之间构建一层纯铝预处理层，利用铝的低熔点以及在钛合金中的高扩散能力，使铝在热处理过程和服役过程向钛合金内部扩散，在界面处形成一层钛铝间金属化合物层；同时铝可以向微弧氧化层中扩散，填补微弧氧化层中的通孔和缺陷，并且消除或者降低由于热膨胀系数不匹配产生的热应力，对钛基体起到综合防护的作用。
20、(2)结合当前高温钛合金表面改性的研究现状，采用冷喷涂的方式在钛表面构建一层纯铝预处理层；然后采用微弧氧化的方法在铝预处理层构建一层多孔陶瓷层，通过热处理工艺使铝预处理层进行双相自发扩散，不存在过量的铝在服役过程中熔化造成微弧氧化层的快速脱落，同时提升钛合金的高温抗氧化性能和强化力学性能。本项目的研究为高温钛合金表面功能化涂层提供理论和技术支持。
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1.一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中预处理包括打磨和清洗。
3.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中纯铝预处理层的厚度为50-150μm。
4.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，冷喷涂气体为氩气。
5.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，铝金属粉末的粒径为2-20μm，纯度为≥99.9％。
6.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，喷涂温度为300～400℃，入口压力为2～4MPa，喷嘴移动速度为30mm/s～100mm/s，步长为0.5～1mm，喷嘴与基体材料之间的距离为1～3cm。
7.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的
8.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中微弧氧化处理时，冷喷涂处理后的基体材料作为阳极，不锈钢板作为阴极，电解液的成分为硅酸钠10～20g/L，氢氧化钾1～5g/L。
9.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中微弧氧化处理时，在室温下施加300～450V电压，3～5A/dm2电流密度进行微弧氧化处理10～30min。
10.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中微弧氧化处理时，占空比30％～50％，频率50～200Hz。
...【技术特征摘要】
1.一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中预处理包括打磨和清洗。
3.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中纯铝预处理层的厚度为50-150μm。
4.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，冷喷涂气体为氩气。
5.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，铝金属粉末的粒径为2-20μm，纯度为≥99.9％。
6.根据权利要求1所述的一种提升钛合金高温性能的复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷喷涂处理时，喷涂温度为300～400℃，入口压力为2～4mpa，喷嘴移动速度为30m...
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