[发明专利]一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层及其制备方法，所述复合涂层由三部分组成：缓冲隔热层、辅助连接层、表面防护层；所述缓冲隔热层作为复合涂层核心层由两层构成，第一层按质量分数为50％‑60％的陶瓷、33％‑42％的金属和7％‑8％的稀土氧化物组成，第二层按质量分数为84％‑88％的陶瓷、7％‑8％的稀土氧化物和5％‑8％的稀土镁合金组成；所述辅助连接层按质量分数为混合金属粉末与1％‑2％的稀土化合物组成；所述表面防护层为高熔点、高硬度、具有优良耐磨性能的合金粉末组成。本发明解决了涂层及界面处常出现的孔洞和裂纹，表面防护层选择受限等难点。

技术领域

本发明涉及一种复合涂层及其制备方法，尤其涉及一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层及其制备方法，属于镁合金表面改性技术领域。

背景技术

镁合金具有高的比强度、高韧性、密度低、塑性和冲击韧性好、易于加工等特点，在航空、航天等领域具有广阔的应用前景，但其硬度、耐磨、耐蚀性很差，限制了其在航天、航空领域的应用范围。激光熔覆技术作为新兴的镁合金表面改性技术，具有涂层制备效率高，涂层与基体结合力强，涂层致密性好的特点。但是激光束能量高在涂层制备过程中热输入大，而镁合金具有低熔点、低沸点的属性，在激光熔覆过程中镁合金很容易产生烧损且稀释率较大等问题，对表面改性层的成型及性能造成不利的影响。

目前，镁合金表面激光熔覆层的制备主要使用熔点低或与镁合金热物性差异不大的金属或合金，例如：Al、铝基合金等。或者在低熔点合金过渡层上制备激光熔覆层，以缓解镁合金熔化上浮对表层的硬度、耐蚀、耐磨性的不利影响。

随着航空航天的发展，对镁合金表面涂层性能的要求更加苛刻，低熔点合金作为防护层已不能满足服役要求，需要在镁合金表面制备硬度更高、耐磨性更好的合金涂层。但对于一些高硬度、耐磨性好的合金，例如：NiTi合金、Co基合金等，但是这些合金具有较高的熔点在熔覆过程中需要很高的热输入。在高的热输入条件下，镁气化上浮、基体稀释率大、受热变形等严重的问题将无法避免，并且这些合金与镁合金热物性差异很大，熔覆过程容易产生裂纹等缺陷。

发明内容

本发明为了克服当前镁合金表面激光熔覆技术所存在的缺陷及高性能防护涂层的制备难点，提供了一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层及其制备方法。旨在满足镁合金表面高硬度、高耐磨性需求的基础上，消除熔覆过程中常出现的孔洞和裂纹，解决镁合金在激光熔覆过程中受热变形、气化上浮对涂层的不利影响、镁合金表面改性层选择受限的难题。

本发明的目的是这样实现的：

一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层，所述复合涂层由三部分组成：缓冲隔热层、辅助连接层、表面防护层；所述缓冲隔热层作为复合涂层核心层由两层构成，第一层按质量分数为50％-60％的陶瓷、33％-42％的金属和7％-8％的稀土氧化物组成，第二层按质量分数为84％-88％的陶瓷、7％-8％的稀土氧化物和5％-8％的稀土镁合金组成；所述辅助连接层按质量分数为混合金属粉末与1％-2％的稀土化合物组成；所述表面防护层为高熔点、高硬度、具有优良耐磨性能的合金粉末组成。

一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层的制备方法，由以下步骤组成：

步骤一：在喷砂处理过的镁合金表面通过冷喷涂技术制备缓冲隔热层，其中缓冲隔热层由第一层为50％-60％的陶瓷、33％-42％的金属和7％-8％的稀土氧化物，及第二层按质量分数为84％-88％的陶瓷、7％-8％的稀土氧化物和5％-8％的稀土镁合金组成；

步骤二：在缓冲隔热层表面涂覆辅助连接层，并用激光对其进行激光熔覆处理，其中辅助连接层为混合金属粉末与1％-2％的稀土化合物组成；

步骤三：通过激光器，采用同步送粉技术在辅助连接层上制备表面防护层，其中表面防护层为高熔点、高硬度、具有优良耐磨性能的合金粉末组成。