自蔓延高温合成法制备金属陶瓷涂层

自蔓延高温合成法制备金属陶瓷涂层简介：在矿山，冶金，石化等部门中需要大量耐磨损的零部件，其特点是比载荷高且存在硬质颗粒，因而使用寿命短。通常采用使用整体耐磨材料如高锰钢或耐磨铸铁制作零部件，或者采用表面喷涂耐磨材料如陶瓷涂层等方法以提高其寿命，但对于前者很多情况下效果不能令人满意，对于后者由于喷涂层与基体结合强度差，容易发生脱落。利用自蔓延高温合成法制备金属陶瓷涂层可以在基体表面涂敷上耐磨耐蚀的金属陶瓷层，涂层与基体为冶金结合，可以有效的解决上述问题。自蔓延高温合成（self-propagatinghightemperaturesynthesis，简称SHS）技术是利用化学反应自身放热制备材料的新技术。金属陶瓷综合了陶瓷的高硬度、耐磨性和金属粘结相良好的机械性能和抗热振性，在耐磨、耐蚀和耐热方面得到了广泛的应用。利用自蔓延高温合成法制备金属陶瓷涂层的原理是：高放热量SHS反应原料置于基体（如钢）的表面，点火引发混合物反应，混合物燃烧出现熔体，冷却后得到SHS熔铸涂层，涂层与基体建通过过渡区形成冶金结合。金属陶瓷的粘结相可以是铁，钴，镍等金属，也可以是合金，如不锈钢，工具钢等。粘结相由下式的反应生成：Fe2O3＋2Al＝Al2O3＋2Fe，其中Fe2O3可以用NiO，Cr2O3等替代。陶瓷相可以是碳化物、硼化物，由下式的反应生成：2Al＋WO3＋C＝Al2O3＋WC，其中WO3可以由TiO2或Cr2O3代替；碳可以用硼代替。生成物通过轴向离心力分离可以制备钢管内衬涂层；通过径向离心力或者重力分离法，可以制备平板涂层。自蔓延高温合成法制备金属陶瓷涂层的优点：1．综合性能好，金属陶瓷衬层的耐磨耐蚀性能强于基体金属，同时具有较好的机械性能的较高的抗冲击性能，衬层与基体间形成冶金结合，结合强度高；2．耐磨性好，而且硬度可以根据不同的要求调节，生成碳化物，硼化物提高衬层的耐磨性能；3．耐腐蚀性强，粘结相可以添加铬，镍等形成耐蚀合金，同时碳化物本身也有很强的耐腐蚀性；4．耐高温性能好，碳化物，硼化物本身的熔点就很高，在高温时仍能保持较好的耐磨性，同时粘结相中也可以加入合金元素，提高其耐高温性能；5．可焊接性好，以往的耐磨合金为达到一定的硬度，含碳量极高，因此可焊性极差，金属陶瓷衬层可以通过加硼提高其硬度，因此可焊性提高；6．可以形成梯度结构，提高其耐磨性，耐热冲击性。一般的复合材料由于各部分热膨胀系数不同，在温度变化频繁的环境下容易在热应力出现开裂，从若失效，金属陶瓷衬层形成梯度结构可以减缓热应力，提高其抗热冲击性。7．工艺简单，产品附加值高。技术创新点：1．研制以铁（镍，铬）合金为粘结相，以多种碳化物，硼化物为硬质相的金属陶瓷耐磨耐蚀涂层。2.利用SHS离心法制备耐磨耐蚀涂层，通过控制硬质相颗粒、离心力大小使衬层形成梯度材料