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一種鋁合金超音速火焰噴涂Si?Cr?Mn?W?Al耐磨涂層的方法與流程

文檔序號:12347382閱讀:246來源:國知局

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Si-Cr-Mn-W-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,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)計的燃燒室和噴嘴,驅(qū)動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)。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提出一種鋁合金超音速噴涂Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層的方法,能夠大幅提高鋁合金的耐磨性能。

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-Mn-W-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%Mn、0.5-2wt%W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?,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,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-Mn-W-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過超音速噴涂,在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,其硬度大于350HV0.2,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。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

一種鋁合金超音速噴涂Si-Cr-Mn-W-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%Mn、0.5wt%W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,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-Mn-W-Al耐磨涂層,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過超音速噴涂,在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,其硬度為350HV0.2。

實施例2

一種鋁合金超音速噴涂Si-Cr-Mn-W-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%Mn、2wt%W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,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-Mn-W-Al耐磨涂層,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過超音速噴涂,在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,其硬度為357HV0.2。

實施例3

一種鋁合金超音速噴涂Si-Cr-Mn-W-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%Mn、1wt%W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,丙烷壓力為0.6MPa,流量為26L/min,氧氣壓力為0.67MPa,流量為185L/min,氮?dú)鈮毫?.90MPa,流量為21L/min,噴涂厚度為760μm,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過超音速噴涂,在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,其硬度大于358HV0.2。

實施例4

一種鋁合金超音速噴涂Si-Cr-Mn-W-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%Mn、0.6wt%W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,丙烷壓力為0.62MPa,流量為27L/min,氧氣壓力為0.68MPa,流量為190L/min,氮?dú)鈮毫?.95MPa,流量為24L/min,噴涂厚度為720μm,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,得到熔覆于鋁合金表面的Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過超音速噴涂,在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-Mn-W-Al耐磨涂層,其硬度大于362HV0.2。

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