[发明专利]一种耐磨铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐磨铝合金及其制备方法。该耐磨铝合金包括铝合金基体和镀覆在铝合金基体表面上的耐磨涂层，耐磨涂层包括镀覆在铝合金基体上的Al/Ni打底层，以及镀覆在Al/Ni打底层上的金属陶瓷复合涂层；Al/Ni打底层由以下质量百分比的组分组成：Al 2‑8％，余量为Ni；金属陶瓷复合涂层由以下质量百分比的组分组成：WC 10‑30％，余量为Ni60。该耐磨铝合金，Al/Ni打底层可改善金属陶瓷复合涂层与基体的结合性能，金属陶瓷复合涂层为WC‑Ni基材料，其显著改善了铝合金材料的硬度和耐磨性，提高了铝合金制品的应用范围。

技术领域

本发明属于熔融态覆层材料的制备领域，具体涉及一种耐磨铝合金及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，各种机械设备对材料轻量化的要求越来越高，铝及铝合金由于密度小，含量丰富，同时具有优良的物理化学性能，在航空航天行业受到广泛应用。但由于铝及其合金材料的硬度低、耐磨性差等缺点其应用受到了一定的限制，每年因为铝合金表面磨损而造成的材料消耗量巨大，探索提高铝合金材料的表面硬度和耐磨性具有至关重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨铝合金，以解决现有铝合金的硬度低、耐磨性差的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述耐磨铝合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明的耐磨铝合金所采用的技术方案是：

一种耐磨铝合金，包括铝合金基体和镀覆在铝合金基体表面上的耐磨涂层，耐磨涂层包括镀覆在铝合金基体上的Al/Ni打底层，以及镀覆在Al/Ni打底层上的金属陶瓷复合涂层；

Al/Ni打底层由以下质量百分比的组分组成：Al 2-8％，余量为Ni；

金属陶瓷复合涂层由以下质量百分比的组分组成：WC 10-30％，余量为Ni60。

本发明提供的耐磨铝合金，通过在铝合金表面镀覆Al/Ni打底层和金属陶瓷复合涂层来提高铝合金材料的硬度和耐磨性，Al/Ni打底层可改善金属陶瓷复合涂层与基体的结合性能，金属陶瓷复合涂层为WC-Ni基材料，其显著改善了铝合金材料的硬度和耐磨性，提高了铝合金制品的应用范围。

为进一步优化涂层的结合性能，改善铝合金材料在耐磨情景下的应用效果，优选的，Al/Ni打底层的厚度为120-160μm，金属陶瓷复合涂层的厚度为280-320μm。

本发明的耐磨铝合金的制备方法所采用的技术方案是：

一种耐磨铝合金的制备方法，包括以下步骤：将铝合金基体在150-250℃预热，采用等离子喷涂法，先在铝合金基体表面制备Al/Ni打底层，然后在Al/Ni打底层上制备金属陶瓷复合涂层；喷涂时，对铝合金基体降温处理至450-550℃。

铝合金与WC与Ni60粉末相比，熔点低，热膨胀系数差异大。以6082-T6铝合金为例，其熔点为570-645℃，热膨胀系数为23.5×10^-6K^-1；WC的熔点为2870℃，热膨胀系数为6.9×10^-6K^-1；Ni60的熔点为1453℃，热膨胀系数为13×10^-6K^-1。

等离子喷涂过程中，喷枪火焰中心温度达到10000℃以上，熔融颗粒高速碰撞基体表面，在产生变形的同时快速冷却凝固，产生微观收缩效应，涂层受到拉应力作用，导致热喷涂涂层一般存在着明显的残余应力。进一步的，铝合金与WC与Ni60粉末的热膨胀系数差异大，与钢、钛合金的热膨胀系数差异小，这也是导致WC-Ni60涂层多在45钢、TC4钛合金上应用的原因。