AgCu塗層材料及塗層的製備方法
2023-05-13 14:23:16
專利名稱：AgCu塗層材料及塗層的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種塗層材料。特別是涉及一種製備流程簡單，塗層工藝過程易控制， 噴塗質量穩定，綜合製備成本較低的AgCu塗層材料及塗層製備技術。
技術背景航空航天工業的迅速發展對發動機提出了越來越高的要求，大推力、高效率、低油耗 己成為發動機設計和製造的總體目標，為此，應儘量提高渦輪機進口氣體溫度，減小轉子 與靜子部件之間的間隙。受材料使用溫度的限制，提高渦輪機進口氣體溫度是有限的，因 而減小壓氣機、渦輪機葉尖與機匣之間間隙的氣路封嚴技術就成為提高發動機性能的重要 手段(Demasi J T. Surf &Coat Tech， 1994， 68: 1 9.)。據資料報導，在一臺高壓 渦輪機內，間隙每減小O. 13 0. 25mm ,油耗可減少015 % 110 % ，發動機效率即可提 高2%左右(張先龍等.新工藝新技術新設備，1998， 5: 28)。然而，在發動機的製造和運 行過程中，實際上無法使間隙控制為零，這是因為(1)發動機組件的熱膨脹及軸的熱變 形；(2)轉子高速旋轉，離心力引起的葉片伸長；(3)零件加工的公差及發動機裝配的偏 差；(4)發動機加速、減速和飛機著陸等引起的振動及零部件因振動引起的位移。因此， 航空發動機設計和製造時在葉尖與機匣之間要預留2 3mm的間隙。過大的間隙必將使氣體 大量洩漏，導致發動機效率降低，而封嚴材料將有助於將間隙減小到最低限度。目前，航空發動機上採用的氣路封嚴方式主要有蜂窩封嚴、鑲塊封嚴、多孔條封嚴、 金屬氈封嚴、漿狀鑄型封嚴和熱噴塗塗層封嚴。前4種封嚴方法曾得到較廣泛的應用，但 這些封嚴材料要通過釺焊與機匣相連，工藝較為繁雜，返修時去除也相當困難；漿狀鑄型 法也由於要進行後續熱處理而很少採用；而熱噴塗封嚴塗層則由於具有以下優點，已得到 越來越廣泛的應用(1)容易按照所要求的厚度直接噴塗在發動機零件上而不需要釺焊； (2)容易返修，舊塗層可去除，新塗層可直接重新噴塗在同一位置；(3)根據發動機不同 部位、不同使用溫度的要求，可供選擇的材料較多；(4)容易調整性能，以獲得可磨耗性 和抗衝蝕性的最佳配合；(5)塗層可為機匣提供熱障和減少其受高溫燃氣的影響(易茂中 等.航天工藝技術，1998， 3: 3)。儘管國內外封嚴材料種類眾多，但不同的封嚴材料適合不同的工作範圍，航空航天某 些部件的特殊性，需要該粉末塗層適合的工作溫度在300 60(TC，塗層與基體有良好的 力學性能，且塗層具有優良的抗衝蝕磨損性能。 發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種製備流程簡單，塗層工藝過程易控制，噴塗 質量穩定，綜合製備成本較低的AgCu塗層材料及塗層製備技術。本發明所採用的技術方案是 一種AgCu塗層材料及塗層製備技術，其中，AgCu塗層 材料，為銀銅合金粉末，其成份包括有含銀60 80%，銅15 40%。所述的AgCu合金粉末粒度為一100+500目，主體在一120+400目範圍內。所述的 AgCu合金粉末的製備方法包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%，銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15 40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設備中，通過氣體霧化技術獲得銀銅合金粉末；3) 對氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，採用還原退火技術降低合金粉末中氧的含量；4) 進行篩分或分級，從而製備出粉末粒度為一100 + 500目，主體在一120+400目範 圍內的塗層材料銀銅合金粉末。所述的氣體霧化技術是利用中頻感應對氣體霧化設備加熱，升溫至880 105(TC， 保溫6 25分鐘，採用常規的銀銅合金精煉除氣該合金粉末。所述的氣體霧化中的工藝參數為霧化氣體為氮氣或氬氣，霧化壓力為l 2.2Mpa， 導流管直徑為4 10mm。所述的還原退火是將霧化後的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣 對霧化後的銀銅合金粉末進行還原退火，降低銀銅粉末中氧的含量。在還原退火中所選退火溫度350 60(TC，氣體流量《30L/min，退火時間10 100min。本發明的採用AgCu塗層材料製備AgCu塗層的技術，是採用大氣等離子或火焰熱噴塗 工藝，其製備銀銅塗層的工藝參數為弧電流《650A;弧電壓《90V; 氬氣壓力0.4 l.OMPa; 氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴塗距離150誦 250mra。本發明的AgCu塗層材料及塗層製備技術的特點是，綜合製備成本較低，粉末製備流 程簡單，塗層工藝過程易控制，銀銅合金粉末塗層材料的特點在於可以採用等離子工藝噴 塗，噴塗質量穩定，製取的塗層可用於航空、航天等領域的關鍵部件、發動機等。
圖1是採用本發明製備的AgCu形貌的掃描電子顯微鏡SEM的效果圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的AgCu塗層材料及塗層製備技術做出詳細說明。 本發明的AgCu塗層材料及塗層製備技術，是選用銀、銅金屬或銀銅合金為原料，採 用氣霧化技術獲得銀銅合金粉末，然後採用氫氣還原退火技術降低合金粉末中O含量，從 而製備出低氧含量的銀銅合金粉末，最後採用大氣等離子噴塗工藝製備銀銅塗層。具體方法如下本發明的AgCu塗層材料，為銀銅合金粉末，其成份包括有含Ag: 60 80%， Cu: 15 40%。所述的銀銅合金粉末粒度為一100+500目(一150+25)，主體在一120+400 ( — 120 + 38)目範圍內。本發明的AgCu塗層材料的製備方法，包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%，銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15 40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設備中，通過氣體霧化技術獲得銀銅合金粉末； 所述的氣體霧化技術是利用中頻感應對氣體霧化設備加熱，升溫至880 105(TC，
保溫6 25分鐘，採用常規的銀銅合金精煉除氣該合金粉末，即將少許活性碳在加料前放置坩堝底部，等合金液熔化後，再在合金液表面放置活性碳，從而降低合金液中氧含量。在氣體霧化中的工藝參數為霧化氣體為氮氣或氬氣，霧化壓力為l 2.2Mpa，導流管直 徑為4 10mra。3) 對氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，採用還原退火技術降低合金粉末中氧的含量； 所述的還原退火是將霧化後的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣對霧化後的銀銅合金粉末進行還原退火，降低銀銅粉末中氧的含量。在還原退火中所選退 火溫度350 600。C，氣體流量《30L/min,退火時間10 100min。4) 進行篩分或分級，從而製備出粉末粒度為一100+500目(一150+25)，主體在 一 120+400 (_ 120+38)目範圍內的塗層材料銀銅合金粉末。本發明的採用AgCu塗層材料製備AgCu塗層的技術，是採用大氣等離子或火焰熱噴塗 工藝，其製備銀銅塗層的工藝參數為弧電流《650A;弧電壓《90V;氬氣壓力0.4 l.OMPa; 氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴塗距離150mm 250mm。 實施例1取合金成分Ag: 74wt%， Cu餘量。放入非真空霧化設備，利用中頻感應加熱，當溫度 加熱至93(TC時保溫10 20分鐘，待合金液均勻化後，用活性炭精練除氣，利用氮氣霧化， 霧化工藝參數為霧化壓力為1.2MPa，導流管直徑為6mm，獲得銀銅合金粉末。將霧化的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐，退火溫度為415'C，氫氣流量10L/min， 退火時間為30min。進行分級製備出塗層材料銀銅合金粉末粒度為300目，主體在280目。從而製備出塗 層材料銀銅合金粉末。採用大氣等離子噴塗AgCu合金粉末，噴塗工藝參數為弧電流460A;弧電壓70V;氬 氣壓力O. 6MPa; 氬氣流量40L/min 送粉速度50g/min噴塗距離150mm。 實施例2取合金成分Ag: 71wt%， Cu餘量。放入非真空霧化設備，利用中頻感應加熱，當溫度 加熱至98(TC保溫8 12分鐘，待合金液均勻化後，用活性炭精練脫氣，利用氬氣霧化，霧 化工藝參數為霧化壓力為1.4MPa，導流管直徑為8mm。將霧化的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐，退火溫度為415'C，氫氣流量10L/min， 退火時間為30min。進行分級製備出塗層材料銀銅合金粉末粒度為300目，主體在280目。從而製備出塗 層材料銀銅合金粉末。採用大氣等離子噴塗AgCu合金粉末，噴塗工藝參數為弧電流460A;弧電壓70V;氬 氣壓力0. 6MPa; 氬氣流量40L/min 送粉速度50g/rain噴塗距離150mra。
權利要求
1.一種AgCu塗層材料，其特徵在於，為銀銅合金粉末，其成份包括有含銀60～80％，銅15～40％。
2. 根據權利要求1所述的AgCu塗層材料，其特徵在於，所述的AgCu合金粉末粒度 為一100+500目，主體在一 120+400目範圍內。
3. 根據權利要求1所述的AgCu塗層材料，其特徵在於，其製備方法包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%,銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15~40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設備中，通過氣體霧化技術獲得銀銅合金粉末；3) 對氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，採用還原退火技術降低合金粉末中氧的含量；4) 進行篩分或分級，從而製備出粉末粒度為一100+500目，主體在-120+400目範 圍內的塗層材料銀銅合金粉末。
4. 根據權利要求3所述的AgCu塗層材料，其特徵在於，所述的氣體霧化技術是利用 中頻感應對氣體霧化設備加熱，升溫至880 1050。C，保溫6 25分鐘，採用常規的銀銅合 金精煉除氣該合金粉末。
5. 根據權利要求3或4所述的AgCu塗層材料，其特徵在於，所述的氣體霧化中的工藝 參數為霧化氣體為氮氣或氬氣，霧化壓力為l 2.2Mpa，導流管直徑為4 10mm。
6. 根據權利要求3所述的AgCu塗層材料，其特徵在於，所述的還原退火是將霧化後 的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣對霧化後的銀銅合金粉末進行還原 退火，降低銀銅粉末中氧的含量。
7. 根據權利要求6所述的銀銅塗層材料的製備方法，其特徵在於，在還原退火中所選 退火溫度350 600。C，氣體流量《30L/min，退火時間10 100min。
8. —種採用AgCu塗層材料製備AgCu塗層的方法，其特徵在於，是採用大氣等離子 或火焰熱噴塗工藝，其製備銀銅塗層的工藝參數為弧電流《650A;弧電壓《90V;氬氣 壓力0. 4 1. OMPa;氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴塗距離150mra 250mra。
全文摘要
本發明公開一種AgCu塗層材料及塗層製備技術，其中，AgCu塗層材料，為銀銅合金粉末，其成分包括有含銀60～80％，銅15～40％。所述的AgCu合金粉末粒度為-100+500目，主體在-120+400目範圍內。本發明的採用AgCu塗層材料製備AgCu塗層的技術，是採用大氣等離子或火焰熱噴塗工藝，其製備銀銅塗層的工藝參數為弧電流≤650A；弧電壓≤90V；氬氣壓力0.4～1.0MPa；氬氣流量20～60L/min；送粉速度10～100g/min；噴塗距離150mm～250mm。本發明的AgCu塗層材料及塗層製備技術的特點是，綜合製備成本較低，粉末製備流程簡單，塗層工藝過程易控制，銀銅合金粉末塗層材料的特點在於可以採用等離子工藝噴塗，噴塗質量穩定，製取的塗層可用於航空、航天等領域的關鍵部件、發動機等。
文檔編號C23C4/08GK101158018SQ20071015022
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月19日 優先權日2007年11月19日
發明者任先京, 曾克裡, 許根國 申請人:北京礦冶研究總院