一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法

2023-05-30 01:43:06 1

專利名稱：一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法
技術領域：
本發明一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法，屬熱噴塗領域，具 體涉及金屬絲材電弧噴塗方法。背景4支術電弧噴塗是80年代末、90年代初發展起來的一種熱噴塗工藝方法。 電弧噴塗的突出特點是使用清潔的電能，且能效高，對環境無汙染，噴塗效率高，噴塗材料利用率高，工藝可控制性好，梯:作簡單。電弧噴塗方法是採用兩個相同半徑的送絲輪，在相同轉速條件下，連 續輸送兩根相同的導電金屬絲材，當兩根金屬絲材接觸時，在電阻熱和短 路電流共同作用下將金屬絲融化，同時在噴嘴噴出的霧化氣流的作用下， 被噴塗到基體上，從而形成由同種金屬絲材組成的電弧噴塗層。但是，如果在上述兩個相同半徑的送絲輪和相同轉速條件下，輸送具 有不同熔點和功能特性的兩根異種金屬絲材，由於兩種金屬絲材的熔點不 相同，則熔化速度必然不相同，高熔點金屬絲熔化速度慢，低熔點的金屬 絲熔化速度快，導致起弧不穩定，電弧噴塗裝置會有放炮、斷弧現象，所 以不能正常進行噴塗工作，不能滿足實際工業生產的需要。如上所述，由於目前電弧噴塗只能採用兩根同種金屬的絲材進行噴塗， 所以只能獲得單一的同種金屬的噴塗層。例如採用兩根鋁絲材，電弧噴塗 製備金屬鋁塗層，採用兩根鋅絲材，電弧噴塗制M屬鋅塗層。因此，電 弧噴塗方法在工業應用中受到很大局限，特別是隨著工業和技術的發展， 在機械工程和表面工程領域，對產品的品種和品質的要求日益提高，例如， 當電弧噴塗單一的鋅塗層或單一的鋁塗層，不能滿足工業應用，需要用電 孤噴塗方法製備鋅和鋁這兩種不同金屬的功能性鋅鋁合金塗層時，按目 前的電弧噴塗方法，必須首先按要求的鋅/鋁合金成份配比製作鋅鋁合金， 再將鋅鋁合金拉拔成一定直徑的鋅鋁合金絲材，然後採用兩根相同的鋅鋁合金絲材進行電弧噴塗，才能獲得鋅鋁合金電弧噴塗塗層。但是並非任意的鋅/鋁比例的鋅鋁合金都能拉拔成性能良好適於電弧噴塗的鋅鋁合金絲材， 即使通過調整鋅/鋁比例，獲得了性能良好適於電弧噴塗的鋅鋁合金絲材， 但是，所獲得的這種性能良好適於電弧噴塗的鋅鋁合金絲材的合金成分， 卻未必一定能滿足功能性塗層成分的需要。因此，電弧噴塗面臨著提供綜 合性能更好的異種金屬功能性塗層的挑戰。例如，要求用電弧噴塗提供既 具有良好耐磨性又具有良好減摩性的塗層，或者提供既具有耐磨性又具有 耐腐蝕和抗高溫氧化性的塗層等。面臨如此挑戰，現有的電弧噴塗方法則 不能解決上述問題。無疑，這個問題成為當前採用電弧噴塗方法製備異種 金屬功能性塗層的最大障礙。因而也就使這樣一種低能耗、高工效的電弧 噴塗方法在機械工程、表面工程等領域的廣闊應用受到很大的局限。為此， 必須改變電弧噴塗方法只能採用同種金屬絲材，噴塗製備單一金屬塗層的 現狀，必須必須對電弧噴塗方法進行創新設計，以滿足多元化市場的需求。發明內容本發明的目的是提供 一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法，解 決目前電弧噴塗方法只能進行同種金屬絲材噴塗，製備單一塗層的問題， 從而滿足表面工程領域對多元化功能性電弧噴塗層的需求。本發明的目的是通過如下技術方案實現的本發明一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法，是在設定的送絲輪 送絲轉速前提下，根據兩個送絲輪所輸送的兩種金屬絲材的熔點溫度值的 差別，控制電弧噴塗裝置所配置的兩個送絲輪的不同半徑比，採用相對較 大半徑的送絲輪輸送相對較低熔點金屬絲材，採用相對較小半徑的送絲輪 輸送相對較高熔點金屬絲材，即分別控制該兩個不同半徑送絲輪送入起弧 放電區的兩種金屬絲的輸送速度，從而確保兩種不同熔點的金屬絲材在弧 區穩定起弧放電和電弧噴塗裝置連續正常運行，獲得為滿足工業生產實際 需求而設定的功能性電弧噴塗塗層。實現本發明製備異種金屬塗層方法的電弧噴塗裝置，包括電源電纜， 正、負電極，霧化氣流噴管、噴嘴，金屬絲送絲機構，兩個送絲輪，其特 點是控制兩個送絲輪之送絲輪l和送絲輪2的半徑比為1: l一l: 5,以控制由送絲輪1和送絲輪2分別輸送的相對高熔點全屬絲3和相對低熔點僉 屬絲4進入弧區的速度，保證該兩種金屬絲在起弧區起弧的穩定性，從而 獲得按設定需要的異種金屬功能性電弧噴塗塗層，當所輸送的兩種金屬的 熔點溫度值相差200°C - 80(TC時，控制該兩輪半徑比為1: 1. 1—2;當所輸 送的兩種金屬的熔點溫度值相差80(TC以上一1500。C以下時，控制該兩輪 的半徑比為1:2—3;當所輸送的兩種金屬的熔點溫度值相差150(TC以上 時，控制該兩輪的半徑比為1: 3—5。本發明用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法的突出技術進步性在於 解決了目前電弧噴塗只能採用同種單金屬絲材噴塗製備單一金屬塗層，以 及只能用同種合金絲材噴塗製備合金塗層的問題，可以直接採用異種單金 屬絲材電弧噴塗製備合金或假合金塗層，突破了制約電弧噴塗方法製備特 殊功能性合金或假合金塗層發展的關健性難題，為電弧噴塗在表面工程， 機械工程等領域更廣泛的實施應用，提供了切實可行的方法。


圖1本發明噴塗裝置結構示意圖具體實施方式
現結合附圖進一步說明本發明是如何實施的實現本發明方法所採用的電弧噴塗裝置，是按設定需要，控制兩個送 絲輪之送絲輪1和送絲輪2的半徑比為1: 1 — 1: 5,以控制由送絲輪l和 送絲輪2分別輸送的相對高熔點金屬絲3和相對低熔點金屬絲4進入弧區 的速度，保證該兩種金屬絲在起弧區起弧的穩定性和本電弧噴塗裝置連續 正常運行，從而獲得為滿足工業生產實際需求而設定的功能性電弧噴塗塗 層。實施例1電弧噴塗鐵-銅塗層鐵-銅塗層是一種既耐磨又減磨的塗層，為了得到這種塗層，目前 可以採用電鍍、離子濺射等方法製備。但是這些方法塗層沉積效率低、 成本高，我們採用本發明方法電弧噴塗製備鐵-銅塗層，其工藝簡單，成 本低，並且節能環保。鐵的熔點為1500。C，銅的熔點109(TC,兩種金屬都屬於高熔點材料，二者熔點相差500°C,將鐵、銅的送絲輪的半徑比 調整為1. 0: 1. 1,即銅絲材的送絲速度是鐵絲材的送絲速度的1. 1倍，如 此實施，噴塗過程穩定.獲得含銅55.7%,含鐵44. 3%鐵-銅塗層。 實施例2 電弧噴塗鋅-鋁塗層用本方法電《瓜噴塗《辛-鋁塗層，4辛的熔點429。C，鋁的熔點660°C, 鋅、鋁均屬於低熔點金屬，二者的熔點相差不到30(TC，為此，採用送 絲輪的半徑比為1:1.1，金屬鋅絲材的送絲輪半徑略大於金屬鋁絲材的 送絲輪半徑，電弧裝置連續正常運行，所得到的鋅-鋁塗層，其鋁含量為 27.4%，鋅的含量為72.6%。該塗層通過了 2000小時的鹽霧實驗，比 單一鋅塗層、單一鋁塗層的防腐性能更好，現已成功應用在防腐工程中。實施例3 電弧噴塗鋁-鐵塗層電弧噴塗鋁-鐵塗層，主要是用於製備耐磨磁熱功能塗層。鋁的熔 點為429。C，鐵的熔點為1500°C,鋁和鐵的熔點相差超過了 IOO(TC, 為此，實施電弧噴塗時，將鋁、鐵送絲輪的半徑比調整為為3: 1，也 就是控制鋁絲的送絲速度是鐵絲的送絲速度的3倍，電弧裝置連續正 常運行，獲得了含鋁50. 9%、含鐵49. 1%的鋁一鐵塗層，為工業生 產提供了一種所需要的耐磨噴塗層。實施例4 電弧噴塗錫-鴒塗層電弧噴塗錫-鎢塗層，主要是用於製備磁熱高溫自封閉塗層。錫的 熔點為232。C，鴒的熔點為3500°C，錫和鴒的熔點相差超過了 3000°C, 為此，實施電弧噴塗時，將錫、鴒送絲輪的半徑比調整為為5: 1,也就 是控制錫絲的送絲速度是鴒絲的送絲速度的5倍，電弧裝置連續正常 運行，為工業生產提供了一種高溫自封閉噴塗層。獲得了含錫59.9%、 含鴒40. 1%的鋁一鐵塗層。
權利要求
1、一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法，是在設定的送絲輪送絲轉速前提下，根據兩個送絲輪所輸送的兩種金屬絲材的熔點溫度值的差別，控制電弧噴塗裝置所配置的兩個送絲輪的不同半徑比，採用相對較大半徑的送絲輪輸送相對較低熔點金屬絲材，採用相對較小半徑的送絲輪輸送相對較高熔點金屬絲材，即分別控制該兩個不同半徑送絲輪送入起弧放電區的兩種金屬絲的輸送速度，從而確保兩種不同熔點的金屬絲材在弧區穩定起弧放電和電弧噴塗裝置連續正常運行，獲得為滿足工業生產實際需求而設定的功能性電弧噴塗塗層。
2、 根據權利要求1的製備異種金屬塗層方法的電弧噴塗裝置，包括電 源電纜，正、負電極，霧化氣流噴管、噴嘴，金屬絲送絲機構和兩個送絲 輪，其特徵是控制兩個送絲輪之送絲輪(1)和送絲輪(2 )的半徑比為1: 1 — 1: 5,以控制由送絲輪(1)和送絲輪(2)分別輸送的相對高熔點金屬 絲(3)和相對低熔點金屬絲(4)進入弧區的速度，保證該兩種金屬絲在 起弧區起弧的穩定性和電弧噴塗裝置連續正常運行，從而獲得按設定需要 的異種金屬功能性電弧噴塗塗層，
3、 根據權利要求2的製備異種金屬塗層方法的電弧噴塗裝置，其特徵 在於所述的控制送絲輪(1)和送絲輪(2)的半徑比為1: l一l: 5,當所 輸送的兩種金屬的熔點溫度值相差200°C - 80(TC時，控制該兩輪半徑比為 1: 1. l一2。
4、 根據權利要求2的製備異種金屬塗層方法的電弧噴塗裝置，其特徵 在於所述的控制送絲輪(1 )和送絲輪(2)半徑比為1: 1 — 1: 5,當所輸 送的兩種金屬的熔點溫度值相差 80(TC以上一150(TC以下時，控制該兩輪 的半徑比為1: 2 — 3。
5、 根據權利要求2的製備異種金屬塗層方法的電弧噴塗裝置，其特徵 在於所述的控制送絲輪(1)和送絲輪(2)的半徑比為1: l一l: 5，當所 輸送的兩種金屬的熔點溫度值相差150(TC以上時，控制該兩輪半徑比為1: 3—5。
全文摘要
本發明一種用電弧噴塗製備異種金屬塗層的方法，屬金屬熱噴塗領域，本方法根據兩個送絲輪所輸送的金屬絲材的熔點溫度值的差別，控制兩個送絲輪的半徑比為1∶1-1∶5，採用相對較大半徑的送絲輪輸送相對較低熔點金屬絲材，採用相對較小半徑的送絲輪輸送相對較高熔點金屬絲材，確保兩種不同熔點金屬絲材穩定起弧放電和電弧噴塗裝置連續正常運行，從而獲得為滿足工業生產實際需求而設定的功能性電弧噴塗塗層，本發明突出優點在於可直接採用異種單金屬絲材電弧噴塗製備合金或假合金塗層，突破了制約電弧噴塗法製備特殊功能性合金或假合金塗層發展的關鍵性難題，為電弧噴塗在表面工程，機械工程等領域更廣泛的應用，提供了切實可行的方法。
文檔編號C23C4/06GK101250683SQ20081004687
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月3日 優先權日2008年2月3日
發明者張海成, 朋 李, 李秉忠, 董志紅 申請人:武漢材料保護研究所