本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金超音速火焰噴涂SiC-Si-Cr-B-Al耐磨涂層的方法。
背景技術(shù)：
材料學(xué)科學(xué)家及工程技術(shù)人員一直對(duì)鋁基材料進(jìn)行不斷深入的研究，鋁基材料也由傳統(tǒng)的鑄造鋁合金發(fā)展到改性鋁合金和鋁基復(fù)合材料。鋁基復(fù)合材料使得鋁合金的耐磨性和強(qiáng)度等綜合機(jī)械性能到了大幅度提高。然而，鋁基材料熔點(diǎn)低、硬度低和耐磨性差的缺陷仍沒有得到根本的克服，這在很大程度上限制了鋁合金的應(yīng)用范圍。多年來(lái)，為了克服鋁合金的不足，鋁合金的整體改性和表面改性一直是人們努力的方向。
超音速火焰噴涂又稱作高速氧燃料噴涂(High Velocity Oxygen Fuel-HVOF)。超音速火焰噴涂是將氣態(tài)或液態(tài)燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒室或噴嘴中燃燒，產(chǎn)生的高溫、高速的燃燒焰流被用來(lái)噴涂。由于燃燒火焰的速度是音速的數(shù)倍，目視可見焰流中明亮的“馬赫節(jié)”，因而一般都稱HVOF為超音速火焰噴涂。超音速火焰噴涂是在20世紀(jì)80年代研發(fā)成功的，與常規(guī)火焰噴涂不同的是超音速火焰噴涂采用特殊設(shè)計(jì)的燃燒室和噴嘴，驅(qū)動(dòng)大流量的燃料并用高壓氧氣助燃，從而獲得了極高速度的燃燒焰流。采用液態(tài)燃料的噴槍，又稱作高壓超音速火焰噴涂(HP-HVOF)，其燃燒壓力可達(dá)8.2巴，火焰速度7倍音速以上。這類產(chǎn)品的代表是以航空煤油為燃料的JP5000型超音速火焰噴涂系統(tǒng)。
但鋁合金在空氣中極易被氧化，在表面生成一層氧化膜。鋁合金表面的氧化膜的熔點(diǎn)很髙，不易熔化，且其比重比鋁大，因而就會(huì)在超音速火焰噴涂產(chǎn)生的熔池中下沉，在界面上形成夾雜或者氣孔，影響熔覆質(zhì)量。要想獲得高質(zhì)量的涂層，就想要辦法盡量除去氧化膜。目前去除Al2O3的方法有機(jī)械法、自造渣元素法及綜合法等。這幾種方法中，綜合法操作較為復(fù)雜，不適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，主要局限于實(shí)驗(yàn)室研究；機(jī)械法因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛，但去除氧化膜不徹底，效果不理想；自造渣元素法目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到成功應(yīng)用。因此鋁合金表面進(jìn)行超音速火焰噴涂還有難以克服的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種鋁合金超音速火焰噴涂SiC-Si-Cr-B-Al耐磨涂層的方法，能夠大幅提高鋁合金的耐磨性能。
本發(fā)明的在先申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N“一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層的方法”，其在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層，大大提高了鋁合金的耐磨性能。但由于其采用W，其加工困難、熔融共混也存在一定難度，因此本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以找到替換W的物質(zhì)。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將10-15wt％Si、2-6wt％Cr、0.5-3wt％B、0.5-2wt％SiC和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100-140℃下干燥；
(5)采用丙烷氣體為燃料，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮?dú)鉃樗头蹥猓趪娚按只蟮匿X合金基材表面進(jìn)行超音速火焰噴涂，噴涂時(shí)，丙烷壓力為0.55-0.7MPa，流量為20-30L/min，氧氣壓力為0.65-0.7MPa，流量為180-200L/min，氮?dú)鈮毫?.85-1MPa，流量為18-30L/min，噴涂厚度為700-800μm，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂，在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層，其硬度大于295HV0.2，較基體鋁合金性能提高5倍以上。大大增加了鋁合金的耐磨性能。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將10wt％Si、2wt％Cr、0.5wt％B、0.5wt％SiC和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用丙烷氣體為燃料，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮?dú)鉃樗头蹥?，在噴砂粗化后的鋁合金基材表面進(jìn)行超音速火焰噴涂，噴涂時(shí)，丙烷壓力為0.55MPa，流量為20L/min，氧氣壓力為0.65MPa，流量為180L/min，氮?dú)鈮毫?.85MPa，流量為18L/min，噴涂厚度為700μm，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂，在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層，其硬度為298HV0.2。
實(shí)施例2
一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將15wt％Si、6wt％Cr、3wt％B、2wt％SiC和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在140℃下干燥；
(5)采用丙烷氣體為燃料，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮?dú)鉃樗头蹥?，在噴砂粗化后的鋁合金基材表面進(jìn)行超音速火焰噴涂，噴涂時(shí)，丙烷壓力為0.7MPa，流量為30L/min，氧氣壓力為0.7MPa，流量為200L/min，氮?dú)鈮毫?MPa，流量為30L/min，噴涂厚度為800μm，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂，在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層，其硬度位302HV0.2。
實(shí)施例3
一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將12wt％Si、4wt％Cr、1wt％B、1wt％SiC和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用丙烷氣體為燃料，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮?dú)鉃樗头蹥?，在噴砂粗化后的鋁合金基材表面進(jìn)行超音速火焰噴涂，噴涂時(shí)，丙烷壓力為0.65MPa，流量為24L/min，氧氣壓力為0.66MPa，流量為193L/min，氮?dú)鈮毫?.96MPa，流量為22L/min，噴涂厚度為730μm，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂，在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層，其硬度大于327HV0.2。
實(shí)施例4
一種鋁合金超音速火焰噴涂Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將11wt％Si、5wt％Cr、1.6wt％B、0.6wt％SiC和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在110℃下干燥；
(5)采用丙烷氣體為燃料，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮?dú)鉃樗头蹥?，在噴砂粗化后的鋁合金基材表面進(jìn)行超音速火焰噴涂，噴涂時(shí)，丙烷壓力為0.58MPa，流量為23L/min，氧氣壓力為0.69MPa，流量為185L/min，氮?dú)鈮毫?.94MPa，流量為27L/min，噴涂厚度為780μm，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)超音速火焰噴涂，在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂層，其硬度大于295HV0.2。