鎳基涂層是以鎳為基體,復合其他金屬、非金屬或硬質相顆粒的合金體系。鎳基涂層由于其優異的耐腐蝕性能可應用在超大規模集成設備、微機電系統、模內鑲件、磁頭、內燃機汽缸、鐘表機芯和石油容器涂層等方面。在實際應用中,需要根據主要性能要求和材料屬性優化選擇制備方式。
一、電子束焊接法
電子束焊接法將高能電子束作為加工熱源,用高能量密度的電子束轟擊焊件接頭處的金屬,使其快速熔融,然后迅速冷卻。這種方法可以形成高密度的表面合金膜,改善一些材料的表面敏感特性。低能量的強流電子束在可靠性,高效率,低成本,低X射線輻射等方面優于脈沖激光器和高功率離子束源。美國NASA采用強流脈沖電子束對熱障涂層多層系統中的NiCoCrAlY涂層進行改性,使其結構致密,保護基體抗氧化,對熱障涂層的穩定性起著關鍵作用。
二、激光表面合金化
激光表面合金化利用高能密度的激光束快速加熱熔化,使基材表層和添加的合金元素熔化混合,從而形成以原基材為基的新表面合金層。激光表面合金化廣泛適用于材料的表面改性,提高金屬合金的腐蝕性能和耐磨性。激光加工可以在合金的表面摻入硬質顆粒,使這些顆粒在熔融基底溶解,改變其冶金結構和性質。實驗表明,經過激光處理的涂層表面光滑平整、無裂紋,硬度高,且耐腐蝕性能獲得大幅提升。激光表面硬化技術在模具中的應用
三、物理氣相沉積。
物理氣相沉積技術是在真空條件下,將材料源氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子,在基體表面沉積成具有某種特殊功能的薄膜。物理氣相沉積涂層具有低摩擦、高耐磨和耐氧化性能,可以有效提高合金的耐磨損和抗腐蝕特性。例如,采用物理氣相沉積在Ni-P涂層上復合CrN,既降低了磨損率,又兼顧涂層的耐蝕性能。
四、化學氣相沉積
化學氣相沉積是反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面。化學氣相沉積被應用于Ni基超合金的制備,例如,在Ni基上制備β-NiAl金屬粘結涂層。
五、電鍍
電鍍已經成功利用電鍍法生產了眾多的納米結構金屬、合金以及金屬基復合涂層。常規方法難以制備的低熔點揮發性金屬與高熔點金屬的合金,可以通過電鍍來實現。電鍍能使本身不能從水溶液還原的金屬,與鐵族元素以共沉積方式獲得鎳基三元合金涂層。
總的來說,對于不同的應用場合應采用不同的制備工藝:電子束焊接法適用于高密度的鎳基涂層;激光表面合金化適用于鎳基復合硬質第二相顆粒的涂層,提高耐磨性;物理氣相沉積適用于功能性薄膜的制備,無污染;化學氣相沉積適用于形狀復雜結構的涂層制備,覆蓋性好,純度高,控制精準;電鍍使用于大面積涂層制備,操作容易,能耗較低。傳統微焊接技術的優缺點

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