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?xún)?yōu)化選擇制備方式。下面介紹幾種常見(jiàn)的制備方法：

    一、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(guò)電鍍來(lái)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。

    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(guò)激光處理的涂層表面光滑平整、無(wú)裂紋，硬度高，且耐腐蝕性能獲得大幅提升。
 

鎳基合金熱噴涂

    三、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。

    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、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。

    可以說(shuō)，不同的制備工藝適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合：電鍍適用于大面積涂層制備，操作容易，能耗較低；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；電子束焊接法適用于高密度的鎳基涂層；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)；物理氣相沉積適用于功能性薄膜的制備，無(wú)污染。

責(zé)任編輯：李玲珊

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