[发明专利]一种脆性基体表面金属基涂层及其制备装置与方法

说明书

本发明公开了一种脆性基体表面金属基涂层及其制备装置与方法，属于金属涂层技术领域。该装置包括：等离子射流加热系统、温度检测控制系统以及拉法尔喷管；等离子射流加热系统具有等离子喷枪，等离子喷枪的喷嘴朝向脆性基体设置以用于对脆性基体表面的待沉积区域进行加热；温度检测控制系统用于检测和控制待沉积区域的温度；拉法尔喷管具有喷射出口，喷射出口朝向脆性基体设置并用于向加热后的待沉积区域喷射超音速金属基微米级粉末颗粒。采用上述装置可在脆性基体表面有效制备出具有高界面结合强度的致密金属层。该脆性基体表面金属基涂层界面结合强度以及机械性能均较高。

技术领域

本发明涉及金属涂层技术领域，具体而言，涉及一种脆性基体表面金属基涂层及其制备装置与方法。

背景技术

金属固态沉积作为一种新兴的表面处理工程新技术，是传统热喷涂技术的重要补充之一。金属固态沉积可以制备低氧化致密金属涂层，可以获得导热、导电、导磁等电磁性能优异的金属层，理论上是陶瓷的脆性基材表面金属化的理想技术选择。

陶瓷金属化越来越受到工业界的重视，利用金属固态沉积技术实现陶瓷表面金属化也引起了众多学者的关注。但目前大多数陶瓷基体表面无法通过金属固态沉积方式有效制备金属层，即使可以获得(如纯铝/氧化铝界面结合强度＜10MPa)，其界面结合强度也极低，机械性能过差，并不能大范围推广应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种脆性基体表面金属基涂层的制备装置以解决上述技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种采用上述制备装置进行脆性基体表面金属基涂层的方法。

本发明的目的之三在提供一种由上述方法制备得到的脆性基体表面金属基涂层。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种脆性基体表面金属基涂层的制备装置，包括：等离子射流加热系统、温度检测控制系统以及拉法尔喷管；

等离子射流加热系统具有等离子喷枪，等离子喷枪的喷嘴朝向脆性基体设置以用于对脆性基体表面的待沉积区域进行加热；

温度检测控制系统具有检测器和控制器，检测器用于检测经等离子射流加热系统加热后的待沉积区域的温度，控制器同时与检测器以及等离子射流加热系统信号连接，以使检测器检测出的温度结果反馈至控制器并根据预设的待沉积区域温度范围调控等离子射流对待沉积区域的加热情况；

拉法尔喷管具有喷射出口，喷射出口朝向脆性基体设置并用于向加热后的待沉积区域喷射超音速金属基微米级粉末颗粒。

在可选的实施方式中，制备装置还包括送粉器；

拉法尔喷管还具有喷射入口，送粉器与喷射入口连接以将待喷涂的金属基微米级粉末颗粒输送至拉法尔喷管内部。

在可选的实施方式中，制备装置还包括高压气源，高压气源与喷射入口连接以使高压气体对述拉法尔喷管内部的金属基微米级粉末颗粒进行加速。

第二方面，本申请提供一种脆性基体表面金属基涂层的制备方法，采用前述实施方式任一项的制备装置于脆性基体的表面喷涂金属基涂层。

在可选的实施方式中，脆性基体为陶瓷基体。

在可选的实施方式中，包括以下步骤：

用等离子射流加热系统对脆性基体表面的待沉积区域进行加热；

用温度检测控制系统检测和调控等离子射流对待沉积区域的加热情况以使加热后的待沉积区域的温度维持在预设的温度范围内；

用拉法尔喷管向加热后的待沉积区域喷射超音速金属基微米级粉末颗粒以在脆性基体表面形成高强界面结合的底层沉积层。