[发明专利]功能等级的涂层

说明书

技术领域

本发明涉及涂层，并且特别地涉及用于金属基底的多功能涂层。

背景技术

涂层通常被施加至经受恶劣的环境或操作条件的设备上，以努力延长该设备的使用寿命。各种涂层的特性和构造是取决于所要抑制的失效模式而可获得的。例如，已经开发了用于金属基底的耐磨损、耐侵蚀且耐腐蚀的涂层。

在涂层应用中遇到的一个显著问题是涂层的过早失效或退化。金属基底的涂层会依照各种各样的机制而失效，包括层离和开裂/破裂。在一些情况下，一个涂覆的金属基底经受了会削弱该涂层与该基底的粘结作用的热循环。在一些应用中，例如，金属基底经受了一个涂覆后热处理（比如分级淬火或正火）以便提高该基底的机械性能，其中，该涂覆后热处理使该涂层破裂。此外，在一些情况下，在涂层中的裂缝可以传播到基底上，从而导致了额外的问题。图1展示了粘结至一个金属基底上的现有技术耐磨蚀涂层的破裂，这种破裂是来自该涂覆过程和/或该基底的热处理。如图1所示，裂缝横过了该耐磨蚀涂层。

已经尝试提供这样的涂层构造，该涂层构造对于来自热处理、包覆过程以及其他环境因素造成的过早失效是有抵抗性的。例如，在美国专利5,352,526中，提供了一种复合涂层，该复合涂层在一个硬面涂层下具有一个软金属层，该软金属层具有一种止裂功能。美国专利5,352,526中的复合涂层是通过在该金属基底的表面上堆叠多个预成型层并且在单一步骤中加热这些预成型层而形成的，以便提供该复合涂层。将包括该软金属下层的颗粒的一个预成型件施加至该基底上，随后施加耐火颗粒的一个预成型件，比如碳化钨。将硬钎焊填料预成型件施加至该耐火 颗粒预成型件上并且同时加热所有三个预成型件以便提供该涂层。硬钎焊填料材料顶层是通过进入多孔耐火颗粒层和多孔软金属颗粒层两者中的毛细作用而被浸渍，从而产生了一种实质上无空隙的涂层。当证明足够的止裂特性时，该软层允许裂缝传播至超过与该硬质颗粒层的界面，由此使该软层的机械特性和耐腐蚀特性受损。

发明内容

在一方面，在此描述了包括多功能涂层的复合物品。在一些实施方案中，在此描述的复合物品的多功能涂层是可操作的以便增加这些物品的耐磨蚀性/耐磨损性和耐腐蚀性，同时抑制涂层的失效模式，包括层离和/或破裂。

在此描述的一种复合物品在一些实施方案中包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一个具有按体积计小于40%的孔隙率的金属或合金层并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。

在另一个实施方案中，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层和一个外层，该内层包括一种预烧结的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。在一些实施方案中，该预烧结的金属或合金内层是完全致密的或是基本上完全致密的。可替代地，在一些实施方案中，该预烧结的金属或合金内层具有被该外层的金属或合金基质渗透的孔隙率。

在另一个实施方案中，在此描述的一种复合物品包括一个基底和一个粘合至该基底上的涂层，该涂层包括一个内层、一个外层以及一个在该内层与该外层之间的界面过渡区，其中，该内层包括一种基本上完全致密的金属或合金并且该外层包括被布置在一种金属或合金基质中的颗粒。在一些实施方案中，界面过渡区展示了一种不同于内层和外层的结构。

在此描述的复合物品的一些实施方案中，该基底包括一种金属或合金。此外，在一些实施方案中，此处所描述的涂层是以冶金方式粘结至 该金属或合金基底上的。

在另一方面，在此描述了制作复合物品的方法。在一些实施方案中，一种制作复合物品的方法包括：在一个基底的表面上布置一个薄片，该薄片包括一种粉末金属或粉末合金组合物；加热该薄片以便提供一个粘合至该基底上的内层，该内层包含一种烧结的金属或烧结的合金。在该内层的烧结的金属或烧结的合金上布置了一种微粒组合物，该微粒组合物包括在一种载体中的硬质颗粒；并且在该微粒组合物上布置了一种硬钎焊合金组合物。将该微粒组合物和该硬钎焊合金组合物加热以便提供一个外层，该外层包括被布置在一种合金基质中的硬质颗粒。在一些实施方案中，该外层是以冶金方式粘合至该内层上的。