[发明专利]一种提高铝合金高压冷喷涂涂层结合强度的方法

说明书

本发明涉及一种提高铝合金高压冷喷涂涂层结合强度的方法。铝合金粉末包括：Zn 3.2‑7.8％、Mg 2.0‑2.7％、Cu 1.5‑2.9％、Ti 0.02‑0.06％、C 0.3‑1.5％，Zr0.05‑0.20％、Nd 1.0％‑2.8％、Sr 0.01‑0.08％，余量为Al。将待修复区域进行喷砂处理，使用铝合金粉末进行高压冷喷涂；然后进行固溶处理。本发明可将高压冷喷涂技术应用于关键承载铝合金部件，不仅起到高强铝合金表面状态的恢复，也可实现关键零部件的强度及功能的修复，对高压冷喷涂技术应用于更多工业领域起到了重要的推进作用。

技术领域

本发明涉及轨道交通装备铝合金零部件冷喷涂增材再制造，具体涉及一种提高铝合金零部件高压冷喷涂涂层结合强度的方法。

背景技术

铝合金材料由于比强度高、比模量高、耐蚀性好等特点，在交通运输、车辆制造、航空航天等领域具有广泛应用，是高铁、汽车、飞行器轻量化的重要材料。轴箱体是高速列车及城轨地铁等轨道车辆的关键部件，由7050FD高强铝合金制成，轴箱体安装与转向架构架碳钢材料接触，列车运行服役过程中，受微动磨损及环境因素影响，导致防护涂层剥落进而导致异质材料接触引起电偶腐蚀，往往造成铝合金轴箱体安装面材料流失，粗糙度超标，从而使零部件的报废率居高不下，目前行业内通常采用以换代修的方式进行修复。受高强度铝合金加工特点制约，使用电弧堆焊或高能量激光熔覆技术进行修复将不可避免造成铝合金基材组织损伤，导致待修复区域力学性能下降，也会由于热量输入造成精密零部件产生变形造成精度下降。

目前采用冷喷涂技术进行轴箱体腐蚀面的再制造修复，但由于普通的高压冷喷涂涂层结合强度较低，一般情况下涂层结合强度只能达到40-60MPa，无法满足动车组列车高标准(修复涂层结合强度需达到100MPa以上)零部件的使用要求，因此急需开发一种新的工艺手段，改善修复涂层组织致密度并提高涂层与基体的结合强度。

发明内容

本发明旨在至少解决以上技术问题之一。

本发明首先提供一种铝合金粉末，主要包含：Al、Zn、Mg、Cu、Ti、C、Zr、Nd、Sr等元素。本发明通过添加稀土元素以及对粉末进行细晶强化，并通过合金元素中Ti与C的添加在粉末粒子内部原位析出TiC硬质颗粒，提高粉末粒子强度与硬度，在冷喷涂过程中硬度比基材更高的颗粒能够在高速撞击基材表面过程中有效嵌入基材表面，从而使常规铝合金粉末形成更高的界面结合强度。

一种铝合金粉末，以重量百分含量计，包括：Mg 2.0-2.7％、Zn 3.2-7.8％、Nd1.0-2.8％、C 0.3-1.5％、Zr 0.05-0.20％、Cu 1.5-2.9％、Ti 0.02-0.06％、Sr0.01-0.08％，余量为Al。

根据本发明实施例，所述种铝合金粉末以重量百分含量计含有：Nd1.2-2.5％，和/或，Sr 0.02-0.06％。研究发现，Nd元素与Sr元素在该含量范围内可以提高涂层结合强度，减小孔隙率。

在一些具体实例，含有Nd 1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％或2.5％。

在一些具体实例，含有Sr 0.02％、0.03％、0.04％、0.05％或0.06％

根据本发明实施例，所述铝合金粉末以重量百分含量计，包括：Mg 2.2-2.3％、Zn5.3-6.5％、Nd 1.2-2.5％、C 0.9-1.0％、Zr 0.12-0.15％、Cu 2.0-2.2％、Ti 0.03-0.04％、Sr 0.02-0.06％，余量为Al。

根据本发明实施例，所述铝合金粉末以重量百分含量计，包括：Zn 5.3％、Mg2.3％、Cu 2.2％、Ti 0.04％、C 0.9％，Zr 0.12％、Nd 1.9％、Sr 0.04％，余量为Al。