[发明专利]一种非自熔性合金涂层的制备方法

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及表面工程领域，具体是非自熔性、易氧化合金粉体的涂层制备。

背景技术

对于非自熔性、易氧化合金粉体涂层的制备一直是表面工程领域的一个难题。铝含量超过Cu-Al合金共析点（11.8%）的高铝青铜合金具有较高强度和硬度，较好的减摩耐磨性能，是工业零部件表面保护的理想涂层材料，铝含量达到14%的非自熔性、易氧化的高铝青铜合金粉体材料在喷涂涂层制备过程中存在Al元素氧化而造成Al元素的大量流失、粒子软化能力不足、粒子相互之间润湿能力的不足从而导致涂层的微观组织结构不合理分布、性能不均匀以及涂层与基体在界面处不能有效结合等问题。熔炼过程加入稀土的方式存在铈元素烧损严重，稀土加入的操作方式复杂，往往终极粉体材料在喷涂制备涂层过程中已起不到优化涂层的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种非自熔性合金涂层的制备方法。

本发明是一种非自熔性合金涂层的制备方法，其步骤为：

（1）首先对普通低碳钢进行基体表面进行喷砂粗化处理后并用丙酮清洗基体表面；

（2）准确称取质量分数占Cu-Al合金CuAl₁₄Fe₄Ni_1.5Co₂粉体总质量为0.1%~0.55%稀土Ce粉体，并将其与Cu-Al合金混合；

（3）采用低速搅拌的方式对混合粉体搅拌均匀，搅拌时间超过30分钟，从而制得稀土混合Cu-Al合金粉体；

（4）采用超音速等离子喷涂设备对混合粉体在低碳钢表面进行喷涂，涂层设计厚度约为1.0 mm，喷涂工艺参数为:主气为Ar气，次气为H₂气，电压150V，电流315A，喷涂距离125mm。氩气作为送粉载气，送粉气压力0.8 MPa。

本发明的有益之处是减小了稀土粉体在工艺上的烧损流失程序，可直接对喷涂粉体进行保护并起到优化作用。具有稀土元素不易大量流失，工艺简洁，可操作性好。

附图说明

图1为高铝青铜超音速等离子喷涂试样外观照片，图2为加入稀土铈粉的高铝青铜超音速等离子喷涂涂层横截面组织的金相照片（放大200倍），图3为加入稀土铈粉的高铝青铜超音速等离子喷涂涂层纵截面组织的金相照片（放大200倍）。

具体实施方式

本发明是一种非自熔性合金涂层的制备方法，其步骤为：

（1）首先对普通低碳钢进行基体表面进行喷砂粗化处理后并用丙酮清洗基体表面；

（2）准确称取质量分数占Cu-Al合金CuAl₁₄Fe₄Ni_1.5Co₂粉体总质量为0.1%~0.55%稀土Ce粉体，并将其与Cu-Al合金混合；

（3）采用低速搅拌的方式对混合粉体搅拌均匀，搅拌时间超过30分钟，从而制得稀土混合Cu-Al合金粉体；

（4）采用超音速等离子喷涂设备对混合粉体在低碳钢表面进行喷涂，涂层设计厚度约为1.0 mm，喷涂工艺参数为:主气为Ar气，次气为H₂气，电压150V，电流315A，喷涂距离125mm。氩气作为送粉载气，送粉气压力0.8 MPa。

本发明选用低碳钢作为喷涂涂层制备基体，喷涂前对待喷的基体材料进行除锈、除油，并对基体表面进行粗化处理，粗化后的基体表面再次采用丙酮清洗，以清除粗化过程留下的残留物，去除油污。选择粒度为-280目~超过400目的CuAl₁₄Fe₄Ni_1.5Co₂粉体为涂层制备材料，准确称取质量分数占Cu-Al合金CuAl₁₄Fe₄Ni_1.5Co₂粉体总质量为0.1%~0.55%的稀土Ce粉体和高铝铜合金粉体混合，再通过低速搅拌、低速球磨、或是手工研磨的方式对混合粉体搅拌均匀，从而制得稀土混合粉体。采用DH-2080 型超音速等离子设备进行喷涂制备涂层，即可制备出优良的非自熔Cu-Al合金涂层。

实施例1：

以Φ15×10m的45钢为基体，将质量分数占喷涂粉体总质量0.3%的稀土粉体铈加入到-150目~280目的高铝青铜合金粉体中，搅拌时间30min。再采用超音速等离子喷涂设备进行喷涂制备涂层。采用的喷涂工艺参数为：

主气为Ar气，次气为H₂气。