[发明专利]一种采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷防护涂层的制备技术领域，具体涉及一种采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法。

背景技术

在聚变反应堆装置内由于导体本身电阻的存在，导体内的感应涡流也将同时产生焦耳热，尤其是对于电阻率较大的材料中这种加热现象会十分明显，使材料迅速达到很高的温度，甚至会造成微区熔化使材料咬合在一起，导致结构件失效。因此，在聚变反应堆结构件表面涂覆一定厚度的耐高温、隔热、且兼备良好的力学性能和电学性能特点的多功能涂层，可以保证此结构件在聚变反应堆中长期服役。

目前，鉴于树脂基复合材料优异的粘结性能、固化收缩率小、工艺性好、电性能好和稳定性好等特点，使其广泛应用在聚变反应堆结构件表面作为绝缘涂层。然而，树脂基复合材料不可避免的存在质脆、不耐冲击和应力开裂等力学性能不足的特点，且其电阻率存在各向异性，增加了安装和使用过程的复杂性，使其无法满足聚变反应堆发展对绝缘涂层提出的更高需求。

因此，寻找更方便地在聚变反应堆支撑结构件表面制备绝缘防咬合涂层的技术，使制备的涂层兼备良好的力学性能和电绝缘性能特点，防止聚变反应过程中发生材料咬合现象，并能一次性地在大面积金属表面制备出具有绝缘防咬合的陶瓷涂层，是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有技术中的绝缘涂层，难以兼备良好的力学性能和电绝缘性，无法较好地避免聚变反应过程中发生的材料咬合现象。

本发明的技术方案如下所述：

一种采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法，包括以下步骤：步骤1基材预处理；步骤2制备粘结层材料、陶瓷层材料；步骤3喷涂粘结层；步骤4喷涂陶瓷层。

步骤1具体包括以下步骤：对金属基材表面进行去油污处理；超声波清洗；并脱水干燥。

作为优选方案，步骤1还可以为：切割金属基材；对金属基材表面进行去油污处理，超声波清洗，并脱水干燥；喷砂处理。

步骤1中，金属基材可以为316LN不锈钢材料；可以采用丙酮进行去油污处理；可以采用无水乙醇进行超声波清洗；所述喷砂处理的工艺参数可以为：砂粒采用棕刚玉，喷砂压力0.4-0.6MPa，喷砂时间20-100s。

步骤2中，粘结层材料采用316LN不锈钢或NiAl镍包铝粉末，粉末粒径优选在15-45μm之间；陶瓷层材料采用Al₂O₃-TiO₂复合粉末，Al₂O₃、TiO₂的质量比可以为97：3，粉末粒径优选在22.5-45μm之间。

步骤3中，控制基材温度可以为100-200℃，采用等离子喷涂技术喷涂粘结层；步骤4中，控制基材温度可以为100-200℃，采用等离子喷涂技术喷涂陶瓷层。

步骤3中，喷涂粘结层的工作参数可以为：电弧电压65-75V，电弧电流580-620A，Ar流量40-50L/min，H₂流量5-8L/min，喷涂距离为80-120mm，送粉量10-20g/min；粘结层喷涂厚度可以为50-100μm；

步骤4中，喷涂陶瓷层的工作参数可以为：电弧电压65-75V，电弧电流600-630A，Ar流量35-45L/min，H₂流量10-15L/min，喷涂距离为100-150mm，送粉量25-35g/min；陶瓷层厚度可以为250-350μm。

步骤3、步骤4中，优选对基材采用压缩空气吹冷却的方式进行冷却处理，冷却气体的流量可以为100-1000L/min。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法，通过等离子喷涂技术一次性在大面积金属表面形成绝缘防咬合涂层，经济便捷，有利于实现结构件的长寿命使用；

(2)本发明的采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法，具有良好的抗热冲击性能和电绝缘性能，且涂层的耐高温、隔热、化学稳定性好，可以实现陶瓷涂层与金属基材材料之间的良好结合，充分发挥陶瓷涂层的优势；

(3)本发明的采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法，采用等离子喷涂工艺，易操作、成本低，能够进行大面积作业，满足厚度要求；与现有的化学气相沉积技术的成本高，沉积涂层厚度薄相比，本发明成本低，可制备出厚度达1mm的陶瓷涂层；