[发明专利]一种高非晶度金属非晶涂层制备方法

说明书

本发明涉及表面工程技术领域，具体为一种高非晶度金属非晶涂层制备方法，包括以下步骤：设计具有存储液氮腔室的冷却夹持夹具，使用冷却夹持夹具夹持喷涂试样并注入液氮；喷涂前，启动喷涂设备，设定好参数，开启压缩空气去除喷涂试样表面水分；采用超音速火焰喷涂HVAF喷涂技术和氧气助燃，设定好工艺参数，将粒度范围20～45μm的非晶金属粉体加热至熔化并喷涂到喷涂试样表面上获得非晶涂层；喷涂完成后，排出剩余液氮，待喷涂试样恢复至室温后，取下喷涂试样；对喷涂后的喷涂试样进行性能试验。本发明解决了现有制备过程中非晶金属涂层的冷却速率过慢会出现晶化缺陷；另一方面，冷却速率过慢也会加重氧化程度，从而大大降低涂层的耐腐蚀性能的问题。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，具体为一种高非晶度金属非晶涂层制备方法。

背景技术

非晶合金的高耐蚀性是人们最为关注的性能之一，其高耐蚀性主要得益于以下两方面：一是非晶合金中的耐蚀组元可以大量固溶，合金表面易于形成稳定钝化膜且具有良好的再钝化能力；二是非晶合金中大大减少甚至消除了易于优先腐蚀的晶体相、晶界及位错等敏感位置。然而，块体非晶合金直接作为结构材料应用受到非晶合金形成尺寸及本征脆性的限制，因而将其作为非晶金属涂层应用应运而生。目前，非晶金属涂层已在石化、电力、海洋及核工业等领域成功应用或展现出广阔应用前景。

非晶合金通常具有高耐蚀性，但制备的非晶涂层的耐蚀性相对于其非晶合金前驱体却大大降低，这主要因为涂层制备过程中引入了一些结构缺陷：晶化、氧化及孔隙缺陷。在一些苛刻的腐蚀环境中，这些涂层结构缺陷交互作用，互相连通将导致腐蚀介质渗透至涂层-基材界面，致使基材严重腐蚀，最终导致涂层失效。孔隙缺陷可通过优化涂层制备工艺而使涂层孔隙率降至0.5％以下，从而得到有效控制。目前制备非晶金属涂层最有效的方法是热喷涂，该制备过程通常在空气或氧气环境中进行，无法在真空或惰性气体保护环境中进行，因此涂层的氧化缺陷难以消除。制备过程中非晶金属涂层的冷却速率过慢会出现晶化缺陷；另一方面，冷却速率过慢也会加重氧化程度，从而大大降低涂层的耐腐蚀性能。

综上，非晶金属涂层本征具有优异的耐蚀性能，但在涂层制备过程引入的晶化及氧化等涂层缺陷大大降低涂层耐蚀性能，从而限制了非晶金属涂层在相关领域的广泛应用。因此，在涂层制备过程采取有效措施降低甚至消除这些涂层缺陷并提高涂层耐蚀性能对于推动非晶金属涂层应用具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种高非晶度金属非晶涂层制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种高非晶度金属非晶涂层制备方法，包括以下步骤：

(一)设计具有存储液氮腔室的冷却夹持夹具，使用冷却夹持夹具夹持喷涂试样并注入液氮；

(二)喷涂前，启动喷涂设备，设定好参数，开启压缩空气去除喷涂试样表面水分；

(三)采用超音速火焰喷涂HVAF喷涂技术和氧气助燃，设定好工艺参数，将粒度范围20～45μm的非晶金属粉体加热至熔化并喷涂到喷涂试样表面上获得非晶涂层；

(四)喷涂完成后，排出剩余液氮，待喷涂试样恢复至室温后，取下喷涂试样；

(五)对喷涂后的喷涂试样进行性能试验验证。

优选地，步骤(一)中冷却夹持夹具包括冷却夹持上夹板、冷却夹持下夹板、连接所述冷却夹持上夹板、冷却夹持下夹板的左弯头螺栓、右弯头螺栓。

优选地，所述冷却夹持上夹板的左右两侧设有与左弯头螺栓、右弯头螺栓配合的上夹板左螺纹孔、上夹板右螺纹孔，所述冷却夹持上夹板的上方设有连通所述冷却夹持上夹板内部的注入口，所述注入口上设有注入口丝堵。