本發(fā)明涉及一種等離子噴涂制備α-al2o3涂層的方法，屬于熱噴涂技術(shù)、表面技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空航天、工程機(jī)械設(shè)備及其構(gòu)件工作條件日益苛刻，要求材料必須具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗疲勞及耐沖蝕等特性。而單純的金屬材料已不能滿足要求。陶瓷材料的耐高溫、耐磨損特性可以滿足上述工作環(huán)境，但其耐疲勞性差、脆性大不易加工，使其應(yīng)用受到了限制。金屬表面陶瓷涂層技術(shù)能有機(jī)地將基體金屬和表面陶瓷涂層的特點(diǎn)結(jié)合起來，發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢，已經(jīng)成為現(xiàn)今材料改性的主要手段。
等離子噴涂作為成熟且應(yīng)用廣泛的噴涂技術(shù)有著極佳的潛力及市場，其高速的離子流以及保護(hù)氣的作用下，可以使涂層具有較好的組織和性能。
al2o3陶瓷材料具有高的強(qiáng)度和硬度,良好的耐高溫、抗腐蝕、耐磨損性能和較低的摩擦系數(shù)。利用等離子噴涂氧化鋁制備涂層，是國內(nèi)外研究陶瓷涂層微觀組織、耐磨損、耐腐蝕和耐高溫氧化等性能的熱點(diǎn)方向之一。
氧化鋁的典型晶體結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定相α-al2o3，等離子噴涂后涂層中α-al2o3均減少，主要以亞穩(wěn)定相γ-al2o3存在。相對于α-al2o3，γ-al2o3存在耐磨損性能差，在高溫環(huán)境中不穩(wěn)定等不足。
綜上所述，由于等離子噴涂后涂層中穩(wěn)定相α-al2o3減少，主要以亞穩(wěn)定相γ-al2o3問題的存在。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子噴涂制備α-al2o3涂層的方法，從而解決噴涂后α-al2o3減少的問題。
本發(fā)明所述的涂層可用于金屬表面的耐磨損、耐高溫。
一種等離子噴涂制備α-al2o3涂層的方法，其特征在于具體步驟為：
1）將粒度為52-72μm或22-52μm的γ-al2o3在400-600℃干燥100-120min，然后密封儲(chǔ)存；
2）將待噴涂的基材進(jìn)行表面除銹，然后浸入丙酮進(jìn)行超聲波處理10-20min去除油污，之后對待噴涂的基材表面進(jìn)行噴砂處理至噴涂部位全部粗糙且均勻無反光；
3）采用等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂，將待噴涂的基材固定好后，先送氬氣，對噴槍內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)行清理，然后通入氫氣，首先噴涂ni-al粘結(jié)層，接著噴涂al2o3涂層，噴涂過程中氬氣為主要保護(hù)氣，氫氣作為防氧化氣；噴涂的工藝參數(shù)為：噴涂距離80-130mm，噴涂電流420-470a，噴涂電壓145-175v，ar氣速度100-150psi，氫氣速度10-20psi，送粉量25-35g/min，噴涂槍體相對曲軸噴涂面移動(dòng)速度20-80mm/s；
4）在15-25℃冷卻。
所述噴砂選用棕剛玉，噴砂壓力為0.2-0.4mpa。
所述待噴涂的基材為45#鋼、316l不銹鋼或鎳基合金。
所述ni-al粘結(jié)層的厚度為40-80μm，al2o3涂層的厚度為100-150μm，涂層的總厚度為140-230μm。
與γ-al2o3涂層相比，本發(fā)明所獲得的α-al2o3涂層磨損率降低40%，在高溫環(huán)境中的使用壽命提高2-3倍。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將γ-al2o3粉末用篩子篩選出粒度為52-82μm分布的粉料，篩選出后在干燥爐內(nèi)600℃干燥120min，完成后及時(shí)密封儲(chǔ)存。
取一塊直徑24mm，高8mm的圓柱體45#鋼，對需要噴涂的工件表面除銹至表面光潔，之后浸入丙酮進(jìn)行超聲波處理30min進(jìn)行去油污，然后取出用密封袋密封，防止污染；
對需要噴涂的45號鋼表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂選用棕剛玉，噴砂壓力為0.25mpa，噴砂至噴涂部位全部均勻無反光；
采用上海大豪瑞法噴涂機(jī)械有限公司生產(chǎn)的dh-2080等離子噴涂設(shè)備；具體噴涂參數(shù)如下：噴涂距離100mm，電流450a，電壓165v，氬氣速度110psi，氫氣速度15psi，送粉量30g/min。
設(shè)置好噴涂參數(shù)，首先噴涂粘結(jié)層，噴涂厚度為80μm，噴完粘結(jié)層，接著噴涂al2o3涂層，厚度為100μm。
所述方法制備的陶瓷涂層在常溫下，載荷20n，頻率為25hz的微動(dòng)摩擦試驗(yàn)中，時(shí)間30min，與常溫下γ-al2o3涂層相比，測出磨損率降低40%；在600℃的高溫環(huán)境中，涂層壽命提高了2倍。
實(shí)施例2
將γ-al2o3粉末用篩子篩選出粒度為22-52μm分布的粉料，篩選出后在干燥爐內(nèi)600℃干燥120min，完成后及時(shí)密封儲(chǔ)存。
取一塊直徑24mm，高8mm的圓柱體45#鋼，對需要噴涂的工件表面除銹至表面光潔，之后浸入丙酮進(jìn)行超聲波處理30min進(jìn)行去油污，然后取出用密封袋密封，防止污染；
對需要噴涂的45號鋼表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂選用棕剛玉，噴砂壓力為0.25mpa，噴砂至噴涂部位全部均勻無反光；
采用上海大豪瑞法噴涂機(jī)械有限公司生產(chǎn)的dh-2080等離子噴涂設(shè)備；具體噴涂參數(shù)如下：噴涂距離100mm，電流450a，電壓165v，氬氣速度110psi，氫氣速度15psi，送粉量30g/min。
設(shè)置好噴涂參數(shù)，首先噴涂粘結(jié)層，噴涂厚度為80μm，噴完粘結(jié)層，接著噴涂al2o3涂層，厚度為100μm。
所述方法制備的陶瓷涂層在常溫下，載荷20n，頻率為25hz的微動(dòng)摩擦試驗(yàn)中，時(shí)間30min，與常溫下γ-al2o3涂層相比，測出磨損率降低50%；在600℃的高溫環(huán)境中，涂層壽命提高了3倍。