[其他]大气常压下涂层的等离子喷涂工艺

说明书

本发明属于涂层的等离子喷涂技术。适用于难熔金属（Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo）及其氮化物涂层，尤其适合于Ti、Zr及其氮化物涂层的喷涂。

随着科学技术的不断发展，人们对机器零部件表面性能的要求也日益增高，一般的金属材料和工程合金，在表面的耐磨性、耐腐蚀、耐高温等方面，已远远不能满足要求。如果选用特殊的合金材料制作零部件整体，又很不经济。为了节约金属材料，又能满足零部件表面性能的要求，迅速发展了表面涂层技术。

等离子喷涂技术是金属表面处理、表面涂层技术中的一种。它是利用等离子焰流作为热源，将金属或非金属粉末或线丝材加热到熔化或半熔化状态，并以高速喷向预先经过清洁及粗糙处理的工件表面上，从而形成一种具有特殊性能的涂层。与其他喷涂方法（氧乙炔火焰喷涂、金属电弧喷涂）相比，它可以熔化高熔点的难熔金属及非金属与其化合物粉末，使普通材质的零件表面获得一层具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等各种不同性能的涂层。因此，等离子喷涂技术特别适用于在一般基体上得到难熔金属及其氮化物的涂层。

难溶金属及其氮化物具有熔点高、硬度高、耐腐蚀和其他优异的物理化学性能，在很多现代科技领域中有重要的用途。如钛及其氮化物与基体金属结合后有良好的韧性、耐热冲击性、耐腐蚀性、良好的切削性、高的硬度，TiN又有金黄色光泽，因而正逐步应用于工具、刀具及其它一些方面的金属材料与非金属材料的防护涂层、抗热氧化涂层、耐磨涂层及高硬度涂层和装饰涂层。

由于难熔金属及其氮化物在高温下活性大、极易氧化，因此喷涂过程一般都在惰性气体气氛中或真空中完成。

目前报导和应用较多的是金属钛及其氮化物的涂层。

曾经在氩气气氛中用电弧喷涂钛涂层，但能引起脆性微裂纹的气孔、第二相等不能很好地解决。SteffensH.等人提出在低压下等离子喷涂能得到高质量的钛涂层（AComparisonoflow-pressurearcandlow-pressureplasmasprayedtitaniumcoatings，〈〈J.Vac.Sci.Technol.A3（6），11/12，1985，2459～2463〉〉。该工艺的特点是使用粒度＜45μm的氢化钛粉为喷涂材料，工作室预真空后充入Ar/He混合气体，使工作室压力保持在50mbar，喷涂前，工件表面应预热并去油，然后起弧将钛粉喷向工件表面而得到钛涂层。不足之处是喷涂必须在工作室内进行，要预抽真空。因此需要有一套抽真空系统，操作复杂，工作室容积有限，工件形状和尺寸受到限制，一些不能拆卸或搬动困难的工件就不能用此工艺得到钛涂层。而且用此工艺只能得到纯钛涂层，不能获得氮化钛涂层。