一種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法
【專利摘要】一種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：a、將質量百分比為10～15％的硼酸粉末溶解于85～90％的熱水中，得到硼酸水溶液；b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，c、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術噴涂到金屬基體表面，d、在步驟c中得到的涂層表面放置Al?Si或Al?Mg合金塊體或者粉末，得到鋁合金結合碳化硼復合涂層。本發明具有將表面改性后的B4C粉末噴涂到基體表面上，再將鋁合金充填到涂層孔隙中，提高鋁合金與碳化硼陶瓷的潤濕性和結合力，得到全致密且與基體實現緊固結合的碳化硼/鋁復合涂層和制備工藝簡單、效率高、成本低，容易進行工業放大的優點。
【專利說明】
一種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及屬于輻射防護技術領域，涉及碳化硼/鋁復合材料的制備工藝，具體地說，是一種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法。
【背景技術】
[0002]碳化硼是一種優異的結構陶瓷材料，具有輕質、耐磨等優點，并具有較高的中子吸收能力，是一種理想的中子吸收材料。碳化硼的耐氧化性較差，尤其是耐原子氧腐蝕的能力較差。將碳化硼與鋁合金結合，將鋁合金的抗氧化性與碳化硼的耐磨及抗核輻射性能相結合，將其制備成復合涂料涂覆在一些特定的構件表面，將成為一種具有良好綜合防護性能的材料。
[0003]中國專利CN200810161815.2公開了一種鍍鎳碳化硼-鋁復合涂層的制備方法，首先在碳化硼粉體表面進行化學鍍鎳，再與鋁粉末進行混合后，經噴涂得到復合涂層。這種技術由于使用了大量的化學藥劑而具有一定的環境約束，且得到的復合涂層與常規熱噴涂得到的涂層類似，具有較多的孔隙，涂層與基體的結合力也較弱。
[0004]因此已知的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法存在著上述種種不便和問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的，在于提出一種抗氧化性與抗核輻射性能相結合的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術解決方案是:
[0007]—種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]a、將質量百分比為10?15 %的硼酸粉末溶解于85?90 %的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0009]b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機中球磨4?6h，球磨機轉速為300?500r/min，球磨后的粉末膠體在80°C的熱風機中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0010]C、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術噴涂到金屬基體表面；
[0011]d、在步驟C中得到的涂層表面放置Al-Si或Al-Mg合金塊體或者粉末，在真空爐中加熱到750?850 °C保溫0.5?lh，Al-Si或Al-Mg合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到鋁合金結合碳化硼復合涂層。
[0012]本發明的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法還可以采用以下的技術措施來進一步實現。
[0013]前述的方法，其中所述碳化硼噴涂粉料中碳化硼與硼酸的質量分數比為85/15?94/6 ο
[0014]前述的方法，其中所述Al-Si或Al-Mg合金中的Si或Mg的質量分數為6?15%，其余為Al ο
[0015]前述的方法，其中所述真空等離子體噴涂工藝參數為等離子弧電流400?500A，等離子弧電壓55?60V，送粉速率10?15g/min，噴涂距離90mm，等離子體氣體Ar流量80dm3/min，等離子體氣體H2流量20dm3/min，送粉等離子體氣體Ar壓力0.3MPa。I
[0016]前述的方法，其中所述金屬基體為所述金屬基體為Al-Si或Al-Mg合金。
[0017]采用上述技術方案后，本發明的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法具有以下優點:
[0018]1、采用等離子噴涂方法將表面改性后的B4C粉末噴涂到基體表面上，再通過熔浸技術將鋁合金充填到涂層孔隙中，提高了鋁合金與碳化硼陶瓷的潤濕性和結合力，可以得到全致密且與基體實現緊固結合的碳化硼/鋁復合涂層；
[0019]2、制備工藝簡單、效率高、成本低，容易進行工業放大。
【具體實施方式】
[0020]以下通過具體實施例進一步說明本發明。
[0021]實施例1
[0022]—種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0023](I)將質量百分比為10%的硼酸粉末溶解于90%的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0024](2)將碳化硼粉末加入到上述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機中球磨6h，球磨機轉速為500r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風機中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0025](3)將上述噴涂粉料采用等離子噴涂到金屬基體表面；
[0026](4)在得到的涂層表面放置Al-Si合金塊體，合金中Si的質量含量為12%，在真空爐中加熱到850°C保溫0.5h，Al-Si合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到碳化硼/鋁復合涂層。
[0027]實施例2
[0028]—種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0029](I)將質量百分比為15%的硼酸粉末溶解于85%的熱水中，得到硼酸水溶液；
[0030](2)將碳化硼粉末加入到上述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機中球磨5h，球磨機轉速為400r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風機中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料；
[0031](3)將上述噴涂粉料采用等離子噴涂到金屬基體表面；
[0032](4)在得到的涂層表面放置Al-Mg合金塊體，合金中Mg的質量含量為10%，在真空爐中加熱到800°C保溫lh，Al-Mg合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到碳化硼/鋁復合涂層。
[0033]本發明具有實質性特點和顯著的技術進步，本發明的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法對B4C粉末進行預處理，在碳化硼粉末表面包覆一層硼酸，包覆層材料在加熱過程中首先分解為B203，提高了碳化硼與鋁合金的潤濕性，而鋁合金中的鎂或硅元素可以進一步提高鋁合金的熔滲能力。通過二次熔滲處理，不僅得到了全致密的復合涂層，且由于鋁合金熔滲過程產生的合金化作用，提高了復合涂層與基體的結合力。
[0034]以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇，應由各權利要求限定。
【主權項】
1.一種碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a、將質量百分比為10?15%的硼酸粉末溶解于85?90%的熱水中，得到硼酸水溶液； b、將碳化硼粉末加入到所述硼酸水溶液中得到粉末膠體，將粉末膠體放入球磨機中球磨4?6h，球磨機轉速為300?500r/min，球磨后的粉末膠體在80 °C的熱風機中保溫Ih烘干，得到碳化硼噴涂粉料； c、將所述碳化硼噴涂粉料采用真空等離子體噴涂技術噴涂到金屬基體表面； d、在步驟c中得到的涂層表面放置Al-Si或Al-Mg合金塊體或者粉末，在真空爐中加熱至IJ750?850°C保溫0.5?11141^或41-1%合金熔化后浸滲到涂層的孔隙中；清理涂層表面多余的鋁合金材料，得到鋁合金結合碳化硼復合涂層。2.如權利要求1所述的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于，所述碳化硼噴涂粉料中碳化硼與硼酸的質量分數比為85/15?94/6。3.如權利要求1所述的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于，所述Al-Si或Al-Mg合金中的Si或Mg的質量分數為6?15%，其余為Al。4.如權利要求1所述的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于，所述真空等離子體噴涂工藝參數為等離子弧電流400?500A，等離子弧電壓55?60V，送粉速率10?15g/min，噴涂距離90mm，等離子體氣體Ar流量80dm3/min，等離子體氣體H2流量20dm3/min，送粉等離子體氣體Ar壓力0.3MPa。5.如權利要求1所述的碳化硼/鋁復合涂層的制備方法，其特征在于，所述金屬基體為Al-Si 或 Al-Mg 合金。
【文檔編號】C23C4/134GK105886995SQ201610168587
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】楊亞云, 林文松
【申請人】上海工程技術大學