[发明专利]具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层，其特征在于该具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层是在基体表面依次沉积有内层和外层，所述的内层为交替沉积的多孔硬质层与韧性层，内层共有4-8层，其中多孔硬质层是以金属氧化物或者陶瓷为主相并掺杂有造孔剂，采用高能束沉积工艺获得；其中韧性层是以金属氧化物或者陶瓷为主相并掺杂低熔点金属，所述低熔点金属为Al，采用高能束沉积工艺获得，然后在800-1500℃下对带有内层的基体进行热处理，多孔硬质层与韧性层的原料为粒径50-150μm的粉末；

所述的外层是采用激光氮化或渗碳工艺获得。

2.根据权利要求1所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层，其特征在于所述的金属氧化物为Al₂O₃，所述的陶瓷为SiC。

3.根据权利要求1所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层，其特征在于内层与外层厚度比为2：0.5~1。

4.根据权利要求1所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层，其特征在于所述的造孔剂为碳酸氢铵或尿素。

5.如权利要求1所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：

一、在基体表面采用高能束沉积多孔硬质层，所述的多孔硬质层是以金属氧化物或者陶瓷为主相并掺杂有造孔剂，得到带有多孔硬质层的基体；

二、在带有多孔硬质层的基体的表面采用高能束沉积韧性层，所述的韧性层是以金属氧化物或者陶瓷为主相并掺杂低熔点金属，得到带有硬质层-韧性层的基体；

三、依次重复步骤一和步骤二的高能束沉积过程；

四、在800-1500℃下对带有内层的基体进行热处理，得到带有内层的基体；

五、采用激光氮化或渗碳工艺处理带有内层的基体，得到具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层；

其中步骤二中所述低熔点金属为Al；内层共有4-8层。

6.根据权利要求5所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层的制备方法，其特征在于步骤一和步骤二所述的高能束沉积的工艺条件为：

控制激光功率为800-1200 W，扫描速度为8-15 mm/s，送粉量为3-5 g/min，保护气为惰性气体。

7.根据权利要求5所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层的制备方法，其特征在于步骤五所述的激光氮化的工艺条件为：

控制激光功率为1000-1500W，光斑直径为2mm，扫描速度为10mm/s，环境为充氮环境。

8.根据权利要求5所述的具有自扩散特征的三维层状结构的复合涂层的制备方法，其特征在于步骤五所述的渗碳工艺是在500-600 ℃温度下渗碳0.5-2.5 h。