耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，包括Al2O3粉末、Ti粉末和Mo粉末，所述的Al2O3粉末、Ti粉末和Mo粉末的質(zhì)量百分比60～80%Al2O3、10～35%Ti和1～10%Mo，所述的Al2O3粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。該等離子噴涂材料形成的涂覆層與合金表面結(jié)合緊密，涂覆層與銅液不潤濕，并具有高的抗熱沖擊、耐腐蝕特點(diǎn)，能夠顯著延長與銅液相接觸的工件、容器的使用壽命；該噴涂材料形成的涂覆層在銅液中具有高的耐腐蝕性和強(qiáng)韌性，具有十分重要的工程應(yīng)用價值。
【專利說明】耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及耐銅液腐蝕材料領(lǐng)域，尤其涉及一種采用等離子噴涂技術(shù)在奧氏體不銹鋼基材上，沉積金屬陶瓷復(fù)合涂層的噴涂材料。
[0002]【背景技術(shù)】:
在銅合金鑄造過程中，銅液溫度的測定極為重要，銅液溫度的高低直接與鑄件質(zhì)量相關(guān)，隨著未來銅制品需求量的增加，對 裝金屬銅液及熱電偶測溫保護(hù)套管等等材料的性能提出了更高要求。長期以來，國內(nèi)銅加工企業(yè)采用了多種測溫方法，如光學(xué)高溫計和接觸式測溫，但僅僅得到的是表面溫度，另外也采用石英高溫陶瓷、剛玉、碳化硅等陶瓷材料用做測定銅液的熱電偶測溫保護(hù)套管材料，總體來看由于金屬保護(hù)套管不耐高溫、耐腐蝕性差，而非金屬保護(hù)套管雖然耐高溫、抗腐蝕性高，卻熱脆性敏感，易開裂。
[0003]早在上世紀(jì)九十年代后期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱春成等人曾報道過采用金屬鈦、碳化硼、金屬銅粉和鎳粉末為原料通過加壓自蔓燃高溫合成技術(shù)制備TiB2-TiC/Cu-Ni抗燒蝕材料，但因制備的復(fù)合材料中的陶瓷相晶粒結(jié)合強(qiáng)度較低，復(fù)合材料的抗熱震能力較低，未見后續(xù)應(yīng)用的報道。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局公開了 CN201110075071.4 一種陶瓷/銅復(fù)合材料喉襯的制造方法，包括下述步驟:第一步:陶瓷骨架的制備:1.1球磨:取金屬鈦粉和碳化硼粉末按質(zhì)量比2.6: I配比，以硬質(zhì)合金球作磨球，球料比(8-12): I;以分析純酒精作球磨介質(zhì)，球磨20~28小時，得到混合粉末；1.2制粒:向1.1所得混合粉末中添加占混合粉末質(zhì)量0.8~1.2%的石蠟，以40目篩制粒，得到混合粉末顆粒；1.3成型:將1.2制得的混合粉末顆粒加熱到60~70°C填充到模溫為65~75°C的模具中，施加100~120Mpa的成形壓力，保壓60~75秒后脫模；得到成形的喉襯坯件；1.4預(yù)燒脫脂:將1.3得到的喉襯坯件置于真空爐中以1_3°C /分鐘的速度從室溫升溫至320-350°C，保溫1-1.5小時；隨后以同樣的升溫速度升溫至650-700°C并保溫1-1.5小時后隨爐冷卻；在整個脫脂過程中，控制爐內(nèi)真空度小于等于IOPa; 1.5高溫?zé)Y(jié):將1.4脫脂后的喉襯坯件放置在真空燒結(jié)爐內(nèi)，以3-5°C /分鐘的升溫速度自室溫升至1550-1750°C，并保溫60-120分鐘后，隨爐冷卻至室溫，得到用于制備喉襯的多孔陶瓷骨架坯件；在整個高溫?zé)Y(jié)過程中，控制爐內(nèi)真空度小于等于0.1Pa ;第二步:銅合金的熔滲:將粒度為-200目的銅鎳銀金合金粉末置于第一步第1.5制得的多孔陶瓷骨架坯件上并埋入-40目的高純石墨粒子中，隨燒舟一道推入鑰絲燒結(jié)爐中加熱至1450-150(TC，保溫30-45分鐘后推入冷卻區(qū)隨爐冷卻，得到陶瓷/銅復(fù)合材料喉襯。
[0004]氧含量不同的銅材其應(yīng)用場所不同，例如無氧銅電纜廣泛應(yīng)用于卡拉OK機(jī)。銅材在冶煉過程中可以通過冶煉工藝控制銅液的氧含量，但只有在準(zhǔn)確地測定出銅液中氧含量的前提下，才能有效地控制冶煉工藝煉出不同含氧量的銅材。目前，測量銅液中氧含量只是憑有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員在冶煉過程中的經(jīng)驗(yàn)估計，還沒有一種準(zhǔn)確測量銅液中氧含量的儀器，這種經(jīng)驗(yàn)估計難免出現(xiàn)誤差，這種誤差導(dǎo)致冶煉出的銅材不符合所需要的含氧量要求，從而造成不合格的銅材積壓和浪費(fèi)。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局公開了 CN03153877.0一種銅液定氧傳感器制作方法，其工藝步驟為:(1)將鈷粉及氧化鈷粉按重量百分比為(70% -90% ):(10% -30% )的比例放入非金屬容器中混合均勻，然后研磨半小時以上；
(2)將鐵絲的一端磨尖，在距尖端2毫米處彎成90°直鉤，再將帶鉤的一端插入陶瓷管內(nèi)封死的一端底部，鐵絲的另一端露在陶瓷管開口一端的上方；(3)向陶瓷管內(nèi)灌入磨研好的鈷粉與氧化鈷粉混合粉末，不斷暾實(shí)，使混合粉末占陶瓷管體積的10% -90%，并使鐵絲位于陶瓷管的中心部位；(4)在陶瓷管的上半部灌入氧化鋁粉或鈷粉，不斷暾實(shí)，至灌滿陶瓷管為止；(5)用耐高溫膠封住陶瓷管開口端，自然干燥24小時以上；(6)將封裝好的陶瓷管在烘箱中烘烤16小時以上，烘箱溫度保持在60°C ±5°C。
[0005]國內(nèi)在高溫銅液測溫用保護(hù)套管材料方面尚需開發(fā)一種耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度高、塑韌性適中的保護(hù)套管材料。金屬陶瓷材料可有效的改善單一陶瓷材料的脆性，使整體的塑、韌性得到提高，已經(jīng)成為一種較為優(yōu)良的耐銅液腐蝕的材料。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一種制備過程簡單，材料組織致密，涂覆層與銅液不潤濕，并具有較高的抗熱沖擊、耐腐蝕特點(diǎn)，能夠顯著延長與銅液相接觸的工件、容器使用壽命的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料。
[0007]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，包括A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末，其質(zhì)量百分比為60~80%A1203、10~35% Ti和I~10% Mo，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。 [0008]所述的A1203粉末的純度> 97.9%，粒度< 20微米。
[0009]所述的Ti粉末和Mo粉末的純度> 97.9%，粒度< 10微米。
[0010]所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末的純度〉99.9%，粒度< 10微米。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下列有益效果:
本發(fā)明涂覆于合金表面的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料與合金表面結(jié)合緊密，涂覆層與銅液不潤濕，并具有高的抗熱沖擊、耐腐蝕特點(diǎn)，能夠顯著延長與銅液相接觸的工件、容器的使用壽命；該材料在銅液中具有高的耐腐蝕性和強(qiáng)韌性，具有十分重要的工程應(yīng)用價值。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明制備的金屬陶瓷材料的掃描電子顯微組織照片；
圖2為本發(fā)明制備的金屬陶瓷材料的XRD衍射分析圖譜。
[0013]圖3為本發(fā)明制備的金屬陶瓷材料的截面形貌照片。
[0014]圖4為圖3中A部的局部放大圖。
[0015]圖中序號:1、涂覆層，2、奧氏體不銹鋼。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實(shí)施例一:參見圖1、圖2、圖3和圖4，一種耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，包括A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末的質(zhì)量百分比60%A1203、35% Ti和5% Mo，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。其制備方法包括以下步驟:首先將Ti粉和Mo粉按照質(zhì)量比稱重后裝入球磨機(jī)，所述的Ti粉末和Mo粉末的純度> 99.9%，粒度< 10微米，球磨介質(zhì)為乙醇，料:球:乙醇為1:2:1，開機(jī)球磨，球磨時間為6小時；再在球磨機(jī)中加入A1203粉，所述的A1203粉末的純度> 99.9%，粒度< 20微米，按質(zhì)量百分比加入球磨機(jī)中，并按照料:球:乙醇為1:2:1進(jìn)行二次球磨，球磨時間為8小時，球磨完成后，將混合均勻的鈦、鑰、氧化鋁混合粉末取出，在120°C下烘干研碎；采用等離子噴涂工藝，所述的等離子噴涂工藝參數(shù)為:電流:720A，等離子氣體H2:21標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，等尚子氣體Ar:50標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，粉末載氣Ar:4標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，噴涂距離50mm，將上述所得的混合均勻粉末等離子噴涂在經(jīng)過清洗和噴砂處理的奧氏體不銹鋼2表面，得到涂覆層1，涂覆層I與奧氏體不銹鋼2表面結(jié)合緊密。
[0017]本發(fā)明耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料形成的涂覆層在銅液中具有較高的耐腐蝕性和強(qiáng)韌性。采用本發(fā)明耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料生產(chǎn)熱電偶測溫保護(hù)套管具有較高的耐銅液腐蝕性能，提高了保護(hù)套管的使用壽命。
[0018]本發(fā)明耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料形成的涂覆層在銅液中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，較其他金屬材料如不銹鋼、鑄鐵等耐腐蝕性能明顯提高。
[0019]實(shí)施例二:一種耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，包括A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末的質(zhì)量百分比70%A1203、20% Ti和10% Mo，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。其制備方法包括以下步驟:首先將Ti粉和Mo粉按照質(zhì)量比稱重后裝入球磨機(jī)，所述的Ti粉末和Mo粉末的純度> 99.9%，粒度< 10微米，球磨介質(zhì)為乙醇，料:球:乙醇為1:2:1，開機(jī)球磨，球磨時間為8小時；再在球磨機(jī)中加入Al203粉，所述的Al203粉末的純度> 99.9%，粒度< 20微米，按質(zhì)量百分比加入球磨機(jī)中，并按照料:球:乙醇為1:2:1進(jìn)行二次球磨，球磨時間為12小時，球磨完成后，將混合均勻的鈦、鑰、氧化鋁混合粉末取出，在120°C下烘干研碎；采用等離子噴涂工藝，所述的等離子 噴涂工藝參數(shù)為:電流:720A，等離子氣體H2:21標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，等離子氣體Ar:50標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，粉末載氣Ar:4標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，噴涂距離50mm，將上述所得的混合均勻粉末等離子噴涂在經(jīng)過清洗和噴砂處理的奧氏體不銹鋼2表面，得到涂覆層1，涂覆層I與奧氏體不銹鋼2表面結(jié)合緊密。
[0020]實(shí)施例三:一種耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，包括A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末的質(zhì)量百分比80%A1203、15% Ti和5% Mo，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。其制備方法包括以下步驟:首先將Ti粉和Mo粉按照質(zhì)量比稱重后裝入球磨機(jī)，所述的Ti粉末和Mo粉末的純度>99.9%，粒度< 10微米，球磨介質(zhì)為乙醇，料:球:乙醇為1:2: 1，開機(jī)球磨，球磨時間為7小時；再在球磨機(jī)中加入A1203粉，所述的A1203粉末的純度> 99.9%，粒度< 20微米，按質(zhì)量百分比加入球磨機(jī)中，并按照料:球:乙醇為1:2:1進(jìn)行二次球磨，球磨時間為10小時，球磨完成后，將混合均勻的鈦、鑰、氧化鋁混合粉末取出，在120°C下烘干研碎；采用等離子噴涂工藝，所述的等離子噴涂工藝參數(shù)為:電流:720A，等離子氣體H2:21標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，等離子氣體Ar:50標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，粉末載氣Ar:4標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，噴涂距離50mm，將上述所得的混合均勻粉末等離子噴涂在經(jīng)過清洗和噴砂處理的奧氏體不銹鋼2表面，得到涂覆層1，涂覆層I與奧氏體不銹鋼2表面結(jié)合緊密。
[0021]對本發(fā)明實(shí)施例一、二、三所述耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料形成的涂覆層試樣，進(jìn)行耐銅液腐蝕試驗(yàn)，腐蝕實(shí)驗(yàn)條件為:將奧氏體不銹鋼、表面有本發(fā)明銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料形成的涂覆層的奧氏體不銹鋼分別放入熔融的銅合金溶液10h，從腐蝕量上對比含本發(fā)明金屬陶瓷等離子噴涂涂層的材料的耐銅液腐蝕性能。
[0022]實(shí)施例一、二、三所制備的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料形成的涂覆層試
樣與不銹鋼耐銅液腐蝕性能比較如下:
【權(quán)利要求】
1.耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，其特征在于:包括A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末，其質(zhì)量百分比為60~80%A1203、10~35% Ti和I~10% Mo，所述的A1203粉末、Ti粉末和Mo粉末等離子噴涂前經(jīng)過混合、研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，其特征在于:所述的A1203粉末的純度> 97.9%，粒度< 20微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，其特征在于:所述的Ti粉末和Mo粉末的純度> 97.9%，粒度< 10微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐銅液腐蝕金屬陶瓷等離子噴涂材料，其特征在于:所述的A1203粉末、Ti粉 末和Mo粉末的純度> 99.9%，粒度< 10微米。
【文檔編號】C23C4/12GK103938143SQ201310019099
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月20日
【發(fā)明者】何兆龍 申請人:江蘇兆龍電氣有限公司