[发明专利]一种铸铁表面喷敷铜粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸铁表面喷熔金属粉的方法，特别是一种用氧乙炔焰在铸铁基材表面喷熔或熔敷铜粉的方法。

背景技术

现有热喷涂技术中对喷熔粉末有两个基本要求：一是粉末熔点低于基材；二是粉末具有自熔性。因为喷熔工艺不同于堆焊，堆焊时基材是熔化的，而喷熔时粉末材料虽然熔化，但基体是不熔化的，它们之所以能够形成冶金结合的原因是由于接触界面处熔融的粉末与基材在高温下发生了化学作用，固态的基材表面为液态合金所溶解，形成了一层新的表面合金。所以当粉末具有上述第一个要求的条件时，这一过程即可实现。而熔融的粉末要与基材发生良好结合，其必要条件是熔融的合金粉末在基材表面有良好的“润湿性”。润湿性是指熔融的合金能够漫流或摊开在基材表面上的能力，这个性能就是上述第二个要求，即所谓“自熔性”的要求。自熔性的表现是粉末具有还原、脱氧、造渣、除气、润湿金属表面，进而达到保护熔融金属的作用。所以粉末性能不仅决定着喷熔层本身的质量，而且也决定着喷熔的工艺性。工艺性差，如脱氧与湿润能力差时则难以完成喷熔过程，最明显的是非自熔性铜基合金粉末在铸铁上的喷熔既如此。

在现有公开的文献报道中，用氧乙炔焰或用感应熔敷的方法，将铜基粉末喷熔在铸铁上，所采用的都是具有自熔性的铜基粉末，为使粉末与基材互熔扩散实现牢固结合，往往要在粉末中加入某些合金元素，如，Ni、Cr 、Si和/或B等。其中贵金属Ni元素是改善自熔性效果最好的元素。

如，现有公开文献，1984年《江苏化工》期刊中，陈遐昌所述的铸铁面喷铜技术，即采用了如上措施，加了Ni等元素，完成了喷熔过程。

又如，公开号为CN86106201A的一种“铸铁表面喷焊铜合金”的发明专利，是在普通锡青铜铜粉中加入氟硼酸钙或氟硼酸钠、硅酸钾或硅酸钠制成的混合粉；或者是氟化钙、硼酐与钠玻璃粉制成的混合粉，同时为了改进自熔性加入了一定的Ni，B，P，在施喷前对铸铁表面进行洁净清洗，然后完成喷熔过程。

在实现铜基合金粉在铸铁上的喷熔技术中，其主要的问题是在所喷粉末的自熔性问题。如果在铜基粉末中加入镍基自熔合金，铜基粉末的自熔性问题即可得到解决。但是，Ni、B、Si的加入，使粉末的硬度增高，塑性和韧性显著下降，而且价格也较高；若使用低Ni、低B铜基粉末则又自熔性不足，不能保证喷层与基材的结合强度，防止气孔夹渣缺陷，不能使喷层按需加宽加厚，实行大面积喷熔。

针对铜基合金粉末本身的自熔性不足，如设法加入某些添加剂，使其既能增加润湿性，又可除去或分解氧化物保护铜粉，则可使得喷熔过程的工艺性能得到明显改善。因此，本发明将不具有自熔性的普通铜粉加入某些添加剂，使普通铜粉具有自熔性粉末的功能，能够自如喷焊，实现铜铁的直接结合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是使无自熔性的普通铜粉在不加贵金属元素Ni的条件下获得自熔性，使其能够在铸铁表面进行喷熔或融敷，并提供一种在铸铁表面喷敷铜粉的方法。

本发明所述的普通铜粉是指铜锡合金粉末，它具有较高的力学性能、减摩性能和耐蚀性，常用于防腐耐摩的场合。但普通铜粉难于喷熔在铸铁表面，主要是有如下两点问题：

（1） 铸铁含有较多的石墨C元素与Si元素，喷熔时易生成Si和Fe的氧化膜，如(Fe,Si)XOY，这类氧化膜熔点较高，能破坏熔融铜粉对基材的润湿性，阻碍其间的互溶扩散；另一方面，C元素还可能会与铁生成渗碳体使界面处产生白口。

（2）铜粉在液态和高温时很易氧化，粉末的比表面积较大，会生成较多的氧化物，如CuO和Cu2O，也破坏了铜粉对基材的润湿性，妨碍铜层与铸铁结合，也使铜层难以继续喷熔加厚。

为了解决上述问题，本发明基于普通铜粉难于喷熔在铸铁表面的机理，所采取的措施包括铸铁表面的处理方法，其方法按下列步骤进行：

（1）对铸铁表面进行物理处理，后预热，再进行化学处理；

（2）按质量比为八甲基环四硅氧烷1.5～3%，正构烷烃1～3%，氧化硼1～3%，氟化钙6～12%，三氯苯80～90%，混合均匀，制得粉末添加剂；

（3）按质量比为0.5～1%的比例将粉末添加剂与铜粉进行混合均匀，制得喷敷铜粉；

（4）用氧乙炔火焰在铸铁表面喷熔。

在上述铸铁表面的处理方法中，所述的化学处理是按质量比为丁醇3～5%，四氯化碳15～20%，氯苯75～80%，混合均匀，制得；所述的粉末添加剂按质量比进一步选为八甲基环四硅氧烷2%，正构烷烃2%，氧化硼2%，氟化钙8%，三氯苯84%；所述的化学处理是由表面处理剂进行处理，其面处理剂是按质量比为丁醇4%，四氯化碳17%和氯苯79%进行混合均匀制得。