[发明专利]一种耐磨陶瓷涂层的制备方法及耐磨陶瓷涂层

说明书

本申请提供的耐磨陶瓷涂层的制备方法，对金属表面进行前处理，对前处理后的金属表面进行喷砂处理，在喷砂后的金属表面制备陶瓷涂层，对喷砂后的陶瓷涂层进行打磨和抛光，上述耐磨陶瓷涂层的制备方法工艺简单，制备得到的耐磨陶瓷涂层，能够大幅提高建筑设备和模具机械表面的耐磨性能，具有优异的强韧性，涂层硬度高，与基体结合力强，使用寿命长。

技术领域

本发明属于表面技术，具体涉及一种耐磨陶瓷涂层的制备方法及耐磨陶瓷涂层。

背景技术

磨损是一种常见的材料失效形式。据统计，约有70-80％的设备损坏是由于各种形式的磨损而引起的。磨损失效不仅造成大量的材料和部件浪费，而且可能产生安全隐患。现代工业的大量设备、装置都需要针对工况采取有效的表面强化措施以提高其耐磨性能，尤其是建筑设备和模具这种长期受到剧烈磨损工况的领域，如果不进行表面耐磨性能的强化，将很快产生磨损和失效，降低工作效率和产品质量，严重影响经济效益。陶瓷涂层，具有高硬度和优异的耐磨性，在建筑设备和模具机械等耐磨需求领域具有极大的应用潜力。

当前，陶瓷涂层常用的制备技术主要有热喷涂，热喷涂的焰流温度高达10000K，陶瓷粉末颗粒充分熔融后在基体表面极速冷却，沉积形成涂层。热喷涂技术制备的陶瓷涂层一般为单一组分和单一结构。单一组分是指，涂层从基体界面处到外表面均呈现单一的组分，如Al₂O₃涂层整体各区域均为Al₂O₃组分，Al₂O₃-40TiO₂涂层整体各区域均为Al₂O₃-40TiO₂组分；单一结构是指，涂层从基体界面处到外表面的结构单一，均为同一堆积形式和粒子连接状态。由于建筑设备和模具机械领域所用的基体大部分为钢，钢与陶瓷的热膨胀系数差距较大，因此，传统热喷涂制备的陶瓷涂层与钢基体之间存在较大的残余应力，结合强度较低，使用寿命较短。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种耐磨性能优良，保障建筑设备和模具机械在恶劣摩擦环境下的工作性能的陶瓷涂层的制备方法及陶瓷涂层。

本申请提供了一种耐磨陶瓷涂层的制备方法，包括下述步骤：

对金属表面进行前处理；

对前处理后的金属表面进行喷砂处理；

在喷砂后的金属表面制备陶瓷涂层；及

对喷砂后的陶瓷涂层进行打磨和抛光。

在其中一些实施例中，在基体表面制备镍基合金过渡层的步骤中，所述前处理为采用丙酮超声波清洗以除去金属表面油并进行烘干。

在其中一些实施例中，在喷砂后的金属表面制备陶瓷涂层的步骤中，具体包括下述步骤：

采用等离子喷涂设备在喷砂后的金属表面制备陶瓷涂层；其中，喷涂功率为35-45kW，喷涂距离为100-150mm。

在其中一些实施例中，所述等离子喷涂设备的送粉器为双送粉器，所述双送粉器可同时从两个送粉器输送不同类型的粉末，送粉速度可以通过手动调节送粉器旋钮或者程序自动控制。

在其中一些实施例中，所述陶瓷涂层的涂层成分通过所述送粉器的送粉速度控制为梯度变化，所述陶瓷涂层的底部成分为Al₂O₃-40TiO₂，所述陶瓷涂层的涂层表面成分为Al₂O₃，手动或自动调节送粉器使A_l2O₃和TiO₂的送粉速度分别增加和减少。

在其中一些实施例中，所述陶瓷涂层的下半部分采用粗晶粉，所述陶瓷涂层的上半部分采用细晶粉。