[发明专利]一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法

说明书

本发明属于铜合金粉末技术领域，尤其涉及一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法，包括以下步骤：将铝青铜预合金原料置于中频感应炉的石墨坩埚内，真空熔炼，然后采用气雾化工艺制成铝青铜球形粉末；将纳米弥散相微粉投入纯水中，同时加入一种有机硅类表面活性剂，经超声分散后，纳米相在水中形成胶体溶液；将铝青铜球形粉末投入胶体溶液中，充分搅拌后置于烘箱内，加热干燥；将得到的粉体放入混料罐进行混料，使粉体之间相互摩擦，即获得弥散强化铝青铜球形粉。相对于现有技术，采用本发明的铝青铜粉制得的涂层结构致密，涂层中分布有纳米至亚微米尺寸的弥散相颗粒，弥散相颗粒尺寸稳定，均匀分布于冷喷涂获得的层状结构的膜层中，起到颗粒弥散强化效果。

技术领域

本发明属于铜合金粉末制备及表面喷涂技术领域，尤其涉及一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法。

背景技术

铝青铜具有较高的强度，同时还具有较好的弹性、耐疲劳性能好、耐腐蚀、耐磨、耐低温冲击等优点，广泛应用于机械、电子、冶金、船舶、海洋工业等领域。作为涂层材料，铝青铜不仅是一种常见的表面修复材料同时又是一种优秀的软质耐磨涂层材料，具有抗接触磨损，抗气蚀，干摩擦性能出色的优点，在大型船舶螺旋桨、航空发动机部件、机械传动轴部件等领域有着广泛应用。然而，若想进一步提高铝青铜材料的耐磨性能，办法不多。常见的办法是提高铝元素的含量或加入合金元素，然而，合金元素的加入又会对材料的综合机械性能产生此消彼长的复杂影响。对铜合金而言，在材料中引入弥散强化相进行增强也是常见的技术手段。有研究人员试图借鉴内氧化法生产弥散强化铜粉的技术，将弥散强化相引入铝青铜中，以期获得更好的材料性能。然而弥散强化铝青铜粉末的内氧化法制备存在较大困难：由于铝青铜中铝含量高达10%左右，在内氧化工艺过程中，粉末颗粒表面会优先形成一层致密的氧化铝钝化膜，阻止内氧化过程继续进行，使粉末内部无法生成氧化铝弥散相；且粉末颗粒的表面存在氧化铝钝化层还会影响喷涂效果，影响上粉率。因而常规内氧化法无法获得弥散强化铝青铜粉。

鉴于此，本发明旨在提供一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法，采用本发明制备得到的弥散强化铝青铜球形粉可广泛应用于冷喷涂、热喷涂、激光熔覆等领域。用该弥散强化铝青铜粉制得的涂层结构致密，涂层中分布有纳米至亚微米尺寸的弥散相颗粒，弥散相颗粒尺寸稳定，均匀分布于冷喷涂获得的层状结构的膜层中，起到颗粒弥散强化效果。涂层具有更高的硬度，涂层的耐磨效果提升3倍以上。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法，采用本发明制备得到的弥散强化铝青铜球形粉可广泛应用于冷喷涂、热喷涂、激光熔覆等领域。用该弥散强化铝青铜粉制得的涂层结构致密，涂层中分布有纳米至亚微米尺寸的弥散相颗粒，弥散相颗粒尺寸稳定，均匀分布于冷喷涂获得的层状结构的膜层中，起到颗粒弥散强化效果。涂层具有更高的硬度，涂层的耐磨效果提升3倍以上。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将铝青铜预合金原料置于中频感应炉的石墨坩埚内，真空熔炼，然后采用惰性气体雾化法工艺制成铝青铜球形粉末；

步骤二，将纳米弥散相微粉投入纯水中，同时加入表面活性剂，经超声分散后，纳米相在水中形成胶体溶液；

步骤三，将步骤一得到的、符合粒径范围的铝青铜球形粉末投入步骤二得到的胶体溶液中，充分搅拌后置于烘箱内，加热干燥；

步骤四，待完全干燥后，将得到的粉体放入混料罐进行混料，使粉体之间相互摩擦，纳米弥散相微粉颗粒与铝青铜球形粉表面镶嵌、粘附得更为紧密，即获得含有弥散强化相的铝青铜球形粉。

作为本发明弥散强化铝青铜球形粉的制备方法的一种改进，步骤一中，按质量百分比计，铝青铜预合金原料至少包括7%-12%的Al，0-5%的Ni，0-5%的Fe和0-5%的Mn，余量由铜补足。