[发明专利]一种用于高速电弧喷涂技术制备Al‑Ni‑Nb‑Co非晶涂层的粉芯丝材

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程专业表面处理技术中的热喷涂领域，主要应用于腐蚀与磨损交互作用工况下服役的钢结构及轻合金零部件的表面防护。

背景技术

据资料显示，2014年我国因腐蚀造成超过2万亿元的经济损失，因此，提高材料表面防腐技术及研发新型材料保障体系刻不容缓。近年来，非晶态合金材料以其优异的力学、防腐与耐磨等性能优势，成为了本世纪初最受人们关注的材料之一。非晶态合金没有晶界、位错、层错等结构缺陷，组织均匀，具有较高的硬度和优异的防腐性能；部分纳米晶化的非晶态合金因弥散强化作用而具有了优异的耐磨性能，且在腐蚀介质中易促进钝化膜生成，有利于提高材料的耐蚀性能。高速电弧喷涂技术具有快速凝固的特征，可赋予熔融态材料极高的冷却速率(＞10⁵K/s)，满足非晶态合金材料快速凝固成形与制备一体化的技术要求。因此，通过适当调整铝基粉芯丝材的合金成分，使铝基涂层内部微观组织结构由非晶、纳米晶和晶化相共同组成，将会获得兼具优异防腐与耐磨双重功能的铝基非晶涂层，可为腐蚀与磨损交互作用下服役的钢结构及轻合金装备表面防护提供有利的技术支撑和材料保障。

目前，国内外有关采用高速电弧喷涂技术制备铝基非晶纳米晶涂层的报道不多。现有报道的与可用于高速电弧喷涂备铝基非晶纳米晶涂层的粉芯丝材相关的资料显示，均存在一些不足：第一，添加元素过多，不便于理论研究与优化调整；第二，非晶含量较低(不足30％)、晶体含量偏高，未能充分发挥非晶态合金材料独有的性能特征；第三，过于追求稀土元素促进形成非晶的作用，导致制备成本较高。因此，研发出高非晶含量、成本较低、成分简单、性能优异的可用于高速电弧喷涂制备铝基非晶涂层的粉芯丝材，具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于高速电弧喷涂技术制备Al-Ni-Nb-Co非晶涂层的粉芯丝材，该粉芯丝材生产成本较低，而且利用高速电弧喷涂技术采用所述铝基粉芯丝材可制备出高非晶含量、防腐与耐磨综合性能优异的铝基非晶涂层。

本发明提供的一种用于高速电弧喷涂技术制备Al-Ni-Nb-Co非晶涂层的粉芯丝材，其特征在于，所述粉芯丝材采用纯铝带外皮包裹粉芯；所述的粉芯占粉芯丝材的质量百分比为34％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Ni 12-16％；Nb 12-16％；Co 6-10％。

优选地，所述的粉芯占粉芯丝材的质量百分比为36％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Ni 12％；Nb 16％、Co 6％。

优选地，所述的粉芯占粉芯丝材的质量百分比为38％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Ni 16％；Nb 12％；Co 8％。

优选地，所述的粉芯占粉芯丝材的质量百分比为34-38％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Ni 14％；Nb 14％；Co 10％。

上述粉芯丝材的制备方法，按照上述粉芯丝材各组分百分比将粉芯称重配料，并放入混粉机混合1小时；将10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)纯铝带轧制成U形，向U形铝带槽中加入混合均匀的粉芯；然后将U形槽合口，使粉芯包覆其中；最后经多道拉丝拉拔减径至直径为2.0mm的丝材。

本发明的特点在于：

1.本发明提供的Al-Ni-Nb-Co非晶涂层拓宽了铝基非晶合金的材料体系，并可利用简单的生产工艺进行大面积制备，生产周期短、效率高、实用性强。