[發明專利]一種用電弧噴涂制備異種金屬涂層的方法

有效

• 申請號: 200810046876.4
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101250683A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 李秉忠;李朋;董志紅;張海成
• 申請（專利權）人: 武漢材料保護研究所
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 何英君

技術領域

本發明一種用電弧噴涂制備異種金屬涂層的方法，屬熱噴涂領域，具體涉及金屬絲材電弧噴涂方法。

背景技術

電弧噴涂是80年代末、90年代初發展起來的一種熱噴涂工藝方法。電弧噴涂的突出特點是使用清潔的電能，且能效高，對環境無污染，噴涂效率高，噴涂材料利用率高，工藝可控制性好，操作簡單。

電弧噴涂方法是采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，被噴涂到基體上，從而形成由同種金屬絲材組成的電弧噴涂層。

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，由于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，電弧噴涂裝置會有放炮、斷弧現象，所以不能正常進行噴涂工作，不能滿足實際工業生產的需要。

如上所述，由于目前電弧噴涂只能采用兩根同種金屬的絲材進行噴涂，所以只能獲得單一的同種金屬的噴涂層。例如采用兩根鋁絲材，電弧噴涂制備金屬鋁涂層，采用兩根鋅絲材，電弧噴涂制備金屬鋅涂層。因此，電弧噴涂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，當電弧噴涂單一的鋅涂層或單一的鋁涂層，不能滿足工業應用，需要用電弧噴涂方法制備鋅和鋁這兩種不同金屬的功能性鋅鋁合金涂層時，按目前的電弧噴涂方法，必須首先按要求的鋅/鋁合金成份配比制作鋅鋁合金，再將鋅鋁合金拉拔成一定直徑的鋅鋁合金絲材，然后采用兩根相同的鋅鋁合金絲材進行電弧噴涂，才能獲得鋅鋁合金電弧噴涂涂層。但是并非任意的鋅/鋁比例的鋅鋁合金都能拉拔成性能良好適于電弧噴涂的鋅鋁合金絲材，即使通過調整鋅/鋁比例，獲得了性能良好適于電弧噴涂的鋅鋁合金絲材，但是，所獲得的這種性能良好適于電弧噴涂的鋅鋁合金絲材的合金成分，卻未必一定能滿足功能性涂層成分的需要。因此，電弧噴涂面臨著提供綜合性能更好的異種金屬功能性涂層的挑戰。例如，要求用電弧噴涂提供既具有良好耐磨性又具有良好減摩性的涂層，或者提供既具有耐磨性又具有耐腐蝕和抗高溫氧化性的涂層等。面臨如此挑戰，現有的電弧噴涂方法則不能解決上述問題。無疑，這個問題成為當前采用電弧噴涂方法制備異種金屬功能性涂層的最大障礙。因而也就使這樣一種低能耗、高工效的電弧噴涂方法在機械工程、表面工程等領域的廣闊應用受到很大的局限。為此，必須改變電弧噴涂方法只能采用同種金屬絲材，噴涂制備單一金屬涂層的現狀，必須必須對電弧噴涂方法進行創新設計，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涂制備異種金屬涂層的方法，解決目前電弧噴涂方法只能進行同種金屬絲材噴涂，制備單一涂層的問題，從而滿足表面工程領域對多元化功能性電弧噴涂層的需求。

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涂制備異種金屬涂層的方法，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，控制電弧噴涂裝置所配置的兩個送絲輪的不同半徑比，采用相對較大半徑的送絲輪輸送相對較低熔點金屬絲材，采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涂裝置連續正常運行，獲得為滿足工業生產實際需求而設定的功能性電弧噴涂涂層。

實現本發明制備異種金屬涂層方法的電弧噴涂裝置，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，從而獲得按設定需要的異種金屬功能性電弧噴涂涂層，當所輸送的兩種金屬的熔點溫度值相差200℃-800℃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800℃以上-1500℃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1500℃以上時，控制該兩輪的半徑比為1∶3-5。