[发明专利]一种Al/AlN复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种Al/AlN复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用超低压等离子喷涂方法，在氧气含量小于200ppm的环境中，通过等离子喷枪使Al粉熔融或气化和N₂离化并促使两者反应；

所述Al粉为球形纳米粉末，所述Al粉的粒径为5～30μm，并以氮气作为送粉载气，载气量为6～12L/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超低压等离子喷涂的过程中超低压为30-300Pa，喷涂功率为90-120kW。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧气含量小于200ppm的环境通过以下方式获得：将真空舱抽真空，或者向抽真空后的真空舱内再填充惰性气体或氮气，以使真空舱内的氧气含量降至200ppm以下。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氩气。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，抽真空同时，每分钟往真空舱内填充10～20L/min氮气，真空舱压力降低至50Pa以下时，再次回填氮气至4000Pa，循环2～3次。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述Al/AlN复合涂层的沉积基板的喷涂面的正前方还设置有N₂补充环，

所述N₂补充环的内侧均匀间隔分布有多个出气孔。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述N₂补充环为空心的不锈钢环，所述出气孔的直径为0.5～2mm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述N₂补充环与所述基板之间的距离为100～300mm，气通量为0～10L/min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超低压等离子喷涂包括：将真空舱内的基体加热，待等离子焰流稳定后，进行Al粉和N₂反应喷涂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在真空舱的压力＞4000Pa环境下点枪，当压力降至＜500Pa，利用等离子焰流将基体预热至600～900℃。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超低压等离子喷涂的过程包括：控制喷涂过程中的真空腔室压强为30～300Pa，等离子喷枪电流为1800～2100A、氩气流量为70～110L/min、氦气流量为0～20L/min、氮气流量为10～20L/min、送粉速率为1～5g/min、喷枪移动速度为300～600mm/s，喷距为400～800mm。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：所述超低压等离子喷涂之前，对基板表面进行喷砂处理。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理所使用的砂粒材料包括白刚玉、棕刚玉或锆刚玉中的至少一种，砂粒材料的粒度为46～120#。

14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，喷砂压力控制在0.3～0.6MPa，喷砂距离控制在100～300mm，喷砂机的喷嘴轴向方向与基板保持60～90°的夹角。

15.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，喷砂处理后，喷涂面表面粗糙度Ra3μm。

16.一种Al/AlN复合涂层，其特征在于，所述Al/AlN复合涂层根据权利要求1-15任一项所述的制备方法制得的。

17.根据权利要求16所述的Al/AlN复合涂层，其特征在于，所述Al/AlN复合涂层的厚度为5～200μm。