CN102127729A - 一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，采用热喷涂方法，首先在金属材料表面喷涂熔点低于涂层材料和基体材料的钎料层，再在钎料层表面喷涂所需要制备的涂层，然后对涂层表面进行等离子焰流加热，使钎料层熔化，熔化后的钎料层将涂层和基材焊接在一起，冷却后涂层和基材之间产生冶金结合。本发明通过钎焊方法对热喷涂层进行强化，涂层和基材之间产生冶金结合，获得的热喷涂涂层的结合强度(剪切拉伸强度)大于250MPa。

Description

一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法

技术领域

本发明涉及一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，属于材料工程技术领域。

背景技术

热喷涂技术是表面工程领域内赋予材料表面新功能最有效的技术之一，在表面工程领域内占用的比例越来越高。它是利用一种热源将喷涂材料加热到熔融状态，并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面，以形成喷涂层的表面加工技术。热喷涂技术应用非常广泛，选择不同的涂层材料和喷涂工艺，可制备出不同的功能涂层，如耐磨耐蚀、抗氧化、热障、远红外辐射、生物功能等。但是，作为一种表面处理技术，热喷涂技术存在许多不足之处，由于涂层是熔融的喷涂材料经过雾化沉积后得到的，因此，涂层的孔隙率较高、均匀性较差。特别是喷涂材料沉积在基材表面后，和基材之间是机械结合，导致涂层的结合强度低。涂层这种低的结合强度，使这种技术制备的涂层容易剥落，不能承应冲击力的作用，涂层的优良性能不能得到充分发挥，限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法。采用本发明的方法，可以较大幅度的提高涂层的结合强度，满足较大冲击力条件下涂层的使用要求，充分发挥涂层的性能特点，延长工件的使用寿命。

为了实现发明目的，发明人通过大量试验研究，最终获得了如下技术方案：

一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其特征在于：它采用热喷涂方法，首先在金属材料表面喷涂熔点低于涂层材料和基体材料的钎料层，再在钎料层表面喷涂所需涂层，然后对涂层表面进行等离子焰流加热，使钎料层熔化，熔化后的钎料层将涂层和基材焊接在一起，冷却后涂层和基材之间产生冶金结合。

上述的金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其中所述的热喷涂方法包括氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂方法。

上述的金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其中所述钎料层的厚度为：0.01mm～0.5mm，并且：

(1)当涂层材料和基体材料二者最低熔点低于800℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：5％～10％Al、1％～5％Cu、其余为Zn；

(2)当涂层材料和基体材料二者最低熔点为800℃～1000℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：10％～15％Cr、10％～12％P、其余为Ni；

(3)当涂层材料和基体材料二者最低熔点高于1000℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：5％～10％Cr、1％～5％B、3％～8％Si、1％～5％Fe、其余为Ni。

上述金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其中所述的涂层等离子焰流加热的温度为：

(1)涂层材料和基体材料二者最低熔点低于800℃时，涂层加热温度为：500℃～700℃；

(2)涂层材料和基体材料二者最低熔点为800℃～1000℃时，涂层加热温度为：700℃～900℃；

(3)涂层材料和基体材料二者最低熔点高于1000℃时，涂层加热温度为：900℃～1200℃。

本发明的金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法具有如下有益的技术效果：

本发明通过钎焊方法对热喷涂层进行强化，涂层和基材之间产生了冶金结合。本发明获得的热喷涂涂层与基材的结合强度(剪切拉伸强度)＞250Mpa，带来了预料不到的技术效果。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化

基体材料：碳钢。

钎料粉末组成的质量百分比为：8％Al、3％Cu、91％Zn，钎料层厚度：0.1mm。

涂层材料：铝粉末，涂层厚度：0.2mm。

热喷涂方法：等离子喷涂。

等离子焰流加热温度：600℃。

实施例2金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化

基体材料：碳钢。

钎料粉末组成的质量百分比为：12％Cr、10％P，78％Ni，钎料层厚度：0.1mm。

涂层材料：Ni60自熔合金粉末，涂层厚度：0.2mm。

热喷涂方法：等离子喷涂。

等离子焰流加热温度：900℃。

实施例3金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化

基体材料：合金钢。

钎料粉末组成的质量百分比为：5％Cr、2％B、3％Si、2％Fe、88％Ni，钎料层厚度：0.1mm。

涂层材料：硬质合金粉末，涂层厚度：0.2mm。

热喷涂方法：等离子喷涂。

等离子焰流加热温度：1100℃。

实施例1-3通过钎焊方法对热喷涂层进行强化，涂层和基材之间产生了冶金结合，且热喷涂涂层与基材的结合强度均(剪切拉伸强度)大于250MPa。

Claims (4)

1.一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其特征在于：采用热喷涂方法，首先在金属材料表面喷涂熔点低于涂层材料和基体材料的钎料层，再在钎料层表面喷涂所需涂层，然后对涂层表面进行等离子焰流加热，使钎料层熔化，熔化后的钎料层将涂层和基材焊接在一起，冷却后涂层和基材之间产生冶金结合。

2.如权利要求1所述的金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其特征在于：所述的热喷涂方法包括氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂方法。

3.如权利要求1所述的金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其特征在于：所述钎料层的厚度为：0.01mm～0.5mm，并且：

(1)当涂层材料和基体材料二者最低熔点低于800℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：5％～10％Al、1％～5％Cu、其余为Zn；

(2)当涂层材料和基体材料二者最低熔点为800℃～1000℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：10％～15％Cr、10％～12％P、其余为Ni；

(3)当涂层材料和基体材料二者最低熔点高于1000℃时，钎料粉末组成的质量百分比为：5％～10％Cr、1％～5％B、3％～8％Si、1％～5％Fe、其余为Ni。

4.如权利要求1所述金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法，其特征在于：所述的涂层等离子焰流加热的温度为：

(1)涂层材料和基体材料二者最低熔点低于800℃时，涂层加热温度为：500℃～700℃；

(2)涂层材料和基体材料二者最低为800℃～1000℃时，涂层加热温度为：700℃～900℃；

(3)涂层材料和基体材料二者最低熔点高于1000℃时，涂层加热温度为：900℃～1200℃。