鎳基涂層是以鎳為基體,復(fù)合其他金屬、非金屬或硬質(zhì)相顆粒的合金體系。鎳基涂層由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能可應(yīng)用在超大規(guī)模集成設(shè)備、微機(jī)電系統(tǒng)、模內(nèi)鑲件、磁頭、內(nèi)燃機(jī)汽缸、鐘表機(jī)芯和石油容器涂層等方面。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)主要性能要求和材料屬性優(yōu)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(qiáng)流電子束在可靠性,高效率,低成本,低X射線輻射等方面優(yōu)于脈沖激光器和高功率離子束源。美國(guó)NASA采用強(qiáng)流脈沖電子束對(duì)熱障涂層多層系統(tǒng)中的NiCoCrAlY涂層進(jìn)行改性,使其結(jié)構(gòu)致密,保護(hù)基體抗氧化,對(duì)熱障涂層的穩(wěn)定性起著關(guān)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(zhì)顆粒,使這些顆粒在熔融基底溶解,改變其冶金結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)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(shù)在模具中的應(yīng)用
三、物理氣相沉積。
物理氣相沉積技術(shù)是在真空條件下,將材料源氣化成氣態(tài)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(fù)合CrN,既降低了磨損率,又兼顧涂層的耐蝕性能。
四、化學(xué)氣相沉積
化學(xué)氣相沉積是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面。化學(xué)氣相沉積被應(yīng)用于Ni基超合金的制備,例如,在Ni基上制備β-NiAl金屬粘結(jié)涂層。
五、電鍍
電鍍已經(jīng)成功利用電鍍法生產(chǎn)了眾多的納米結(jié)構(gòu)金屬、合金以及金屬基復(fù)合涂層。常規(guī)方法難以制備的低熔點(diǎn)揮發(fā)性金屬與高熔點(diǎn)金屬的合金,可以通過電鍍來實(shí)現(xiàn)。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(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)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(fù)合硬質(zhì)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(xué)氣相沉積適用于形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)的涂層制備,覆蓋性好,純度高,控制精準(zhǔn);電鍍使用于大面積涂層制備,操作容易,能耗較低。傳統(tǒng)微焊接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

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