專利名稱：一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于測定噴 涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法。
背景技術(shù)：
熱噴涂是利用熱源將金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過高速氣流 將其霧化成微小顆粒，噴射到經(jīng)過處理的工件表面上形成涂層，從而使工件表面獲得耐磨、 耐腐、耐熱、抗氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、密封、防微波輻射以及其它特殊物理化學(xué)性能的一種 工藝方法。熱噴涂材料可以是粉末、絲材和棒材三種形式，它們主要被用來制備耐磨、耐腐、 隔熱等性能的涂層。熱噴涂涂層在使用過程中有時(shí)由于涂層與基體熱膨脹系數(shù)的不匹配， 造成運(yùn)行過程中涂層的開裂甚至出現(xiàn)涂層與基體分離的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在高溫環(huán)境中時(shí)有 出現(xiàn)。為更好地使用涂層以達(dá)到相應(yīng)耐磨、耐蝕、隔熱、抗氧化等目的，有必要測試涂層的熱 膨脹系數(shù)。由于熱噴涂最常用的基體是金屬，直接在基體上噴上涂層后剝離難度大，涂層往 往被破壞。目前，通用的做法是用粉末冶金法制備成分相同的樣品再行加工，但這樣的數(shù)據(jù) 只能供對比，與實(shí)際涂層的熱膨脹系數(shù)差異較大。因?yàn)橛梅勰┮苯鸱ㄗ鐾繉拥臒崤蛎浵禂?shù) 測定樣品時(shí)影響因素很多，包括粉末顆粒大小、粉末成分均勻性、壓制壓力、燒結(jié)溫度、燒結(jié) 時(shí)間、壓制后樣品的孔隙率、孔隙大小、孔隙分布等等，無法將噴涂工藝的真實(shí)性復(fù)制到粉 末冶金件。另外，由于噴涂時(shí)根據(jù)具體功用和成本的不同，對涂層的制備往往采用不同的工 藝，在這種情況下，即使是同種材料也會由于制備工藝的不同，造成涂層中的結(jié)構(gòu)、組織不 同，從而導(dǎo)致不同的膨脹系數(shù)。對特定條件下制備的涂層膨脹系數(shù)的測定能較好地反映涂 層與基體在一定溫度下的匹配性。因此，熱噴涂涂層膨脹系數(shù)的測定對于反映基體與涂層 結(jié)合的匹配性以便更好地使用涂層，發(fā)揮涂層的優(yōu)越性能顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法。一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征在于，該方法步驟如 下以石墨或石膏為基體，在石墨或石膏基體上加工出凹槽，將凹槽表面除油后噴砂毛化， 然后采用噴涂工藝在基體凹槽處噴涂涂層，直至凹槽完全被涂層覆蓋，噴涂時(shí)采用斷續(xù)噴 涂以防止過熱造成涂層與基體過早分離，噴涂完成后，在凹槽處樣品邊緣外側(cè)用工具慢慢 切割石墨或石膏基體，直至完全取出樣品，將取出的樣品進(jìn)行后續(xù)加工，獲得測試熱膨脹系 數(shù)的樣品。一種優(yōu)選的技術(shù)方案為所述斷續(xù)噴涂時(shí)，保證基體表面溫升低于150°C。所述凹槽為長方體。所述樣品為長方體。所述噴涂工藝為等離子噴涂、電弧噴涂、普通火焰粉末噴涂、普通火焰絲材噴涂、陶瓷棒材火焰噴涂、超音速火焰噴涂、爆炸噴涂、冷噴涂中的任意一種。所述噴涂所用材料包括陶瓷粉末、陶瓷棒材、金屬粉末、金屬絲材、合金粉末、合金 絲材、復(fù)合金屬粉末、復(fù)合合金粉末。例如所用噴涂材料為A1203、Cr203、Ti02、Al203-Ti02、 Zr02, MoSi2等氧化物陶瓷粉末或陶瓷棒、WC-Co、Cr3C2_NiCr、CoCrff等金屬陶瓷粉末或合金 粉末31、211、01、附、附-(> 等單金屬或合金絲材或單金屬粉末、復(fù)合粉末或合金粉末。凹槽表面噴砂毛化時(shí)采用較小的力，以不破壞石墨或石膏基體凹槽邊緣形狀、尺 寸為準(zhǔn)。本發(fā)明的有益效果為該方法制備的樣品完全能有效測試各種噴涂工藝所制涂層 的熱膨脹系數(shù)。


圖1是長方體基體上的凹槽；圖2是圓柱體基體上的凹槽；圖3是用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)的樣品示意圖；圖中標(biāo)號L表示長方體的長，B表示長方體的寬，C表示長方體的高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明用石墨或石膏為基體，在表面加工出合適尺寸的長方體凹槽(如圖1、圖2)，對凹 槽部位除油并低壓噴砂毛化后進(jìn)行噴涂，直至涂層將凹槽完全覆蓋。用刀、鋸等合適工具從 凹槽邊緣處慢慢切割石墨或石膏基體，直至完全取出樣品，將取出的樣品進(jìn)行后續(xù)磨削等 機(jī)械加工，獲得測試熱膨脹系數(shù)所需要的具有一定尺寸、形狀的樣品(如圖3所示)。實(shí)施例1本實(shí)施例是等離子噴涂A1203涂層的熱膨脹系數(shù)測定用樣品的制備。在長方體石 墨基體上加工出尺寸為70mmX7mmX12mm(長X深X寬)的凹槽(圖1所示)，對凹槽 部位采用清洗汽油、酒精或丙酮除油(以下實(shí)施例除油方式與此相同)并低壓噴砂毛化， 凹槽表面噴砂毛化時(shí)采用較小的力，以不破壞石墨基體凹槽邊緣形狀、尺寸為準(zhǔn)，然后用 等離子噴涂工藝在石墨基體上噴涂A1203，期間采用斷續(xù)噴涂工藝，斷續(xù)噴涂時(shí)，保證基體 表面溫升低于150°C，以防止過熱造成涂層與基體過早分離，直至A1203把凹槽完全覆蓋完 全，再用鋼鋸沿凹槽外側(cè)石墨邊緣處進(jìn)行切割，取出A1203樣品，然后進(jìn)行磨削，磨削到尺寸 65mmX 5mmX 10mm (長X高X寬)，左右端面平行度偏差小于0. 05 (樣品如圖3所示)。此 時(shí)的樣品完全可以用于不同溫度下A1203涂層熱膨脹系數(shù)的測定。實(shí)施例2本實(shí)施例是超音速火焰噴涂(HV0F)NiCr-Cr3C2涂層的熱膨脹系數(shù)測定用樣品的 制備。在圓柱形石墨基體上加工出尺寸為70mmX7mmX12mm(長X深X寬)的凹槽(圖2 所示)，對凹槽部位除油并低壓噴砂毛化，凹槽表面噴砂毛化時(shí)采用較小的力，以不破壞石 墨基體凹槽邊緣形狀、尺寸為準(zhǔn)，然后用超音速火焰噴涂工藝在石墨基體上噴涂NiCr-Cr3C2 涂層，期間采用斷續(xù)噴涂工藝，以防止過熱造成涂層與基體過早分離，直至NiCr-Cr3C2把凹 槽完全覆蓋完全，再用鋼鋸沿凹槽外側(cè)石墨邊緣處進(jìn)行切割，取出NiCr-Cr3C2樣品，然后進(jìn)行磨肖丨』，磨削到尺寸65mmX5mmX10mm(長X高X寬)，左右端面平行度偏差小于0. 05 (圖 3所示)。此時(shí)的樣品完全可以用于不同溫度下NiCr-Cr3C2涂層熱膨脹系數(shù)的測定。實(shí)施例3本實(shí)施例是電弧噴涂不銹鋼涂層的熱膨脹系數(shù)測定用樣品的制備。在長方體石膏 基體上加工出尺寸為40mmX6mmX7mm(長X深X寬)的凹槽(圖1所示)，對凹槽部位除 油并低壓噴砂毛化，凹槽表面噴砂毛化時(shí)采用較小的力，以不破壞石膏基體凹槽邊緣形狀、 尺寸為準(zhǔn)，然后用電弧噴涂工藝在石膏基體上噴涂不銹鋼涂層，期間采用斷續(xù)噴涂工藝，直 至不銹鋼把凹槽完全覆蓋完全，再用鋼鋸沿凹槽外側(cè)石膏邊緣處進(jìn)行切割，取出不銹鋼樣 品，然后進(jìn)行磨削，磨削到尺寸25mmX4mmX4mm(長X高X寬)，左右端面平行度偏差小于 0. 05(圖3所示)。此時(shí)的樣品完全可以用于不同溫度下不銹鋼涂層熱膨脹系數(shù)的測定。實(shí)施例4本實(shí)施例是冷噴涂Cu涂層的熱膨脹系數(shù)測定用樣品的制備。在圓柱形石墨基 體上加工出尺寸為70mm X 7mm XI 2mm (長X深X寬)的凹槽(圖2所示)，對凹槽部位 除油并低壓噴砂毛化，凹槽表面噴砂毛化時(shí)采用較小的力，以不破壞石墨基體凹槽邊緣形 狀、尺寸為準(zhǔn)，然后用冷噴涂工藝在石墨基體上噴涂Cu涂層，直至Cu把凹槽完全覆蓋完 全，再用鋼鋸沿凹槽外側(cè)石墨邊緣處進(jìn)行切割，取出噴Cu樣品，然后進(jìn)行磨削，磨削到尺寸 65mmX 5mmX 10mm(長X高X寬)，左右端面平行度偏差小于0. 05 (圖3所示)。此時(shí)的樣 品完全可以用于不同溫度下Cu涂層熱膨脹系數(shù)的測定。
權(quán)利要求
一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征在于，該方法步驟如下以石墨或石膏為基體，在石墨或石膏基體上加工出凹槽，將凹槽表面除油后噴砂毛化，然后采用噴涂工藝在基體凹槽處噴涂涂層，直至凹槽完全被涂層覆蓋，噴涂時(shí)采用斷續(xù)噴涂以防止過熱造成涂層與基體過早分離，噴涂完成后，在凹槽處樣品邊緣外側(cè)用工具慢慢切割石墨或石膏基體，直至完全取出樣品，將取出的樣品進(jìn)行后續(xù)加工，獲得測試熱膨脹系數(shù)樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征 在于，所述斷續(xù)噴涂時(shí)，保證基體表面溫升低于150°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征 在于，所述凹槽為長方體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征 在于，所述樣品為長方體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法，其特征 在于，所述噴涂工藝為等離子噴涂、電弧噴涂、普通火焰粉末噴涂、普通火焰絲材噴涂、陶瓷 棒材火焰噴涂、超音速火焰噴涂、爆炸噴涂、冷噴涂中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備技術(shù)領(lǐng)域的及一種用于測定噴涂涂層熱膨脹系數(shù)樣品的制備方法。該方法步驟如下以石墨或石膏為基體，在石墨或石膏基體上加工出凹槽，將凹槽表面除油后噴砂毛化，然后采用噴涂工藝在基體凹槽處噴涂涂層，直至凹槽完全被涂層覆蓋，噴涂時(shí)采用斷續(xù)噴涂以防止過熱造成涂層與基體過早分離，噴涂完成后，在凹槽處樣品邊緣外側(cè)用工具慢慢切割石墨或石膏基體，直至完全取出樣品，將取出的樣品進(jìn)行后續(xù)加工，獲得測試熱膨脹系數(shù)所需尺寸、形狀的樣品。該方法制備的樣品完全能有效測試各種噴涂工藝所制涂層的熱膨脹系數(shù)。
文檔編號G01N25/16GK101876606SQ20091024244
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者付東興, 李學(xué)鋒, 楊中元, 陶凱 申請人:北京有色金屬研究總院;有研粉末新材料(北京)有限公司