專利名稱：一種非自熔性合金涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面工程領(lǐng)域，具體是非自熔性、易氧化合金粉體的涂層制備。
背景技術(shù)：
對于非自熔性、易氧化合金粉體涂層的制備一直是表面工程領(lǐng)域的一個難題。鋁含量超過CU-Al合金共析點(11. 8%)的高鋁青銅合金具有較高強(qiáng)度和硬度，較好的減摩耐磨性能，是工業(yè)零部件表面保護(hù)的理想涂層材料，鋁含量達(dá)到14%的非自熔性、易氧化的高鋁青銅合金粉體材料在噴涂涂層制備過程中存在Al元素氧化而造成Al元素的大量流失、粒子軟化能力不足、粒子相互之間潤濕能力的不足從而導(dǎo)致涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)不合理分布、性能不均勻以及涂層與基體在界面處不能有效結(jié)合等問題。熔煉過程加入稀土的方式存在鈰元素?zé)龘p嚴(yán)重，稀土加入的操作方式復(fù)雜，往往終極粉體材料在噴涂制備涂層過程中已起不到優(yōu)化涂層的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非自熔性合金涂層的制備方法。本發(fā)明是一種非自熔性合金涂層的制備方法，其步驟為
(O首先對普通低碳鋼進(jìn)行基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理后并用丙酮清洗基體表面；
(2)準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)占Cu-Al合金CuAl14Fe4Nih5Co2粉體總質(zhì)量為O.1°/Γθ. 55%稀土Ce粉體，并將其與Cu-Al合金混合；
(3)采用低速攪拌的方式對混合粉體攪拌均勻，攪拌時間超過30分鐘，從而制得稀土混合Cu-Al合金粉體；
(4)采用超音速等離子噴涂設(shè)備對混合粉體在低碳鋼表面進(jìn)行噴涂，涂層設(shè)計厚度約為1. O mm,噴涂工藝參數(shù)為主氣為Ar氣，次氣為H2氣，電壓150V，電流315A，噴涂距離125mm。氬氣作為送粉載氣，送粉氣壓力O. 8 MPa。本發(fā)明的有益之處是減小了稀土粉體在工藝上的燒損流失程序，可直接對噴涂粉體進(jìn)行保護(hù)并起到優(yōu)化作用。具有稀土元素不易大量流失，工藝簡潔，可操作性好。


圖1為高鋁青銅超音速等離子噴涂試樣外觀照片，圖2為加入稀土鈰粉的高鋁青銅超音速等離子噴涂涂層橫截面組織的金相照片(放大200倍)，圖3為加入稀土鈰粉的高鋁青銅超音速等離子噴涂涂層縱截面組織的金相照片(放大200倍)。
具體實施例方式本發(fā)明是一種非自熔性合金涂層的制備方法，其步驟為
(O首先對普通低碳鋼進(jìn)行基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理后并用丙酮清洗基體表面；(2)準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)占Cu-Al合金CuAl14Fe4Nih5Co2粉體總質(zhì)量為O.1°/Γθ. 55%稀土Ce粉體，并將其與Cu-Al合金混合；
(3)采用低速攪拌的方式對混合粉體攪拌均勻，攪拌時間超過30分鐘，從而制得稀土混合Cu-Al合金粉體；
(4)采用超音速等離子噴涂設(shè)備對混合粉體在低碳鋼表面進(jìn)行噴涂，涂層設(shè)計厚度約為1. O mm,噴涂工藝參數(shù)為主氣為Ar氣，次氣為H2氣，電壓150V，電流315A，噴涂距離125mm。氬氣作為送粉載氣，送粉氣壓力O. 8 MPa。本發(fā)明選用低碳鋼作為噴涂涂層制備基體，噴涂前對待噴的基體材料進(jìn)行除銹、除油，并對基體表面進(jìn)行粗化處理，粗化后的基體表面再次采用丙酮清洗，以清除粗化過程留下的殘留物，去除油污。選擇粒度為-280目 超過400目的CuAl14Fe4NiuCo2粉體為涂層制備材料，準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)占Cu-Al合金CuAl14Fe4NiuC02粉體總質(zhì)量為O. 1°/Γθ. 55%的稀土 Ce粉體和高鋁銅合金粉體混合，再通過低速攪拌、低速球磨、或是手工研磨的方式對混合粉體攪拌均勻，從而制得稀土混合粉體。采用DH-2080型超音速等離子設(shè)備進(jìn)行噴涂制備涂層，即可制備出優(yōu)良的非自熔Cu-Al合金涂層。實施例1 :
以Φ 15 X IOm的45鋼為基體，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)占噴涂粉體總質(zhì)量O. 3%的稀土粉體鈰加入到-150目^280目的高鋁青銅合金粉體中，攪拌時間30min。再采用超音速等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂制備涂層。采用的噴涂工藝參數(shù)為
主氣為Ar氣，次氣為H2氣。噴涂電壓150V,電流315A,噴涂距離125mm。IS氣作為送粉載氣，送粉氣壓力O. 8 MPa。獲得的噴涂厚度1mm。如圖1所示，為高鋁青銅超音速等離子噴涂試樣外觀照片，圖2為加入稀土鈰粉的高鋁青銅超音速等離子噴涂涂層橫截面組織的金相照片(放大200倍)，圖3為加入稀土鈰粉的高鋁青銅超音速等離子噴涂涂層縱截面組織的金相照片(放大200倍)。實施例2
以Φ 15 X IOm的45鋼為基體，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)占噴涂粉體總質(zhì)量O. 55%的稀土粉體鈰加入到高鋁青銅合金粉體中，攪拌時間45 min。再采用超音速等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂制備涂層。采用的噴涂工藝參數(shù)為
主氣為Ar氣，次氣為H2氣。噴涂電壓150V,電流315A,噴涂距離125mm。IS氣作為送粉載氣，送粉氣壓力O. 8 MPa。獲得的噴涂厚度1mm。

隨著合金中稀土元素加入，合金噴涂層的組織結(jié)構(gòu)表現(xiàn)得細(xì)密均勻，涂層中的孔隙、氧化渣等缺陷減小，并且大面積的、集中的缺陷越來減少，力學(xué)性能的分散度減小。稀土元素的加入能使使缺陷在涂層中的均勻分散程度顯著增加，力學(xué)性能的均勻性提高。
權(quán)利要求
1.一種非自熔性合金涂層的制備方法，其步驟為 (1)首先對普通低碳鋼進(jìn)行基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理后并用丙酮清洗基體表面； (2)準(zhǔn)確稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)占Cu-Al合金CuAl14Fe4Nih5Co2粉體總質(zhì)量為O.1°/Γθ. 55%稀土Ce粉體，并將其與Cu-Al合金混合； (3)采用低速攪拌的方式對混合粉體攪拌均勻，攪拌時間超過30分鐘，從而制得稀土混合Cu-Al合金粉體； (4)采用超音速等離子噴涂設(shè)備對混合粉體在低碳鋼表面進(jìn)行噴涂，涂層設(shè)計厚度約為1. O mm,噴涂工藝參數(shù)為主氣為Ar氣，次氣為H2氣，電壓150V，電流315A，噴涂距離125mm;氬氣作為送粉載氣，送粉氣壓力0.8 MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非自熔性合金涂層的制備方法，其特征在于稀土元素的加入方式為微量的稀土粉體元素和銅合金粉體材料混合、攪拌后再噴涂；其攪拌方式是機(jī)械攪拌，或者低速球磨，或者是手工研磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非自熔性合金涂層的制備方法，其特征在于加入稀土的含量在O. P/Γο. 55%，隨著加入稀土含量的增加，攪拌的時間相應(yīng)增加。
全文摘要
一種非自熔性合金涂層的制備方法，通過在非自熔性、易氧化的高鋁青銅合金CuAl14Fe4Ni1.5Co2粉體中摻雜微量的稀土元素粉體，經(jīng)過充分的混合、粘附于高鋁青銅合金粉體表面后起到改善高鋁青銅合金粉體噴熔性能的作用，增進(jìn)噴涂粒子間的潤濕能力，并對制備的涂層組織起到微合金化作用，從而起到對非自熔性合金涂層制備的優(yōu)化作用。
文檔編號C23C4/08GK103060739SQ201310000209
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者楊效田, 王智平, 路陽, 李文生, 肖榮振, 馮力 申請人:蘭州理工大學(xué)