[發明專利]鋁合金表面反應噴涂Al2O3/Al-Si復合涂層及其制法

無效

• 申請號: 200910061317.5
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101550549A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 周小平;胡心彬
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明涉及一種鋁合金表面反應噴涂Al₂O₃/Al-Si復合涂層及其制法，屬于材料工程技術領域。

背景技術

鋁合金是世界上用量最大的有色金屬材料，它廣泛應用于航空、航天和動力機械中。但是，鋁合金的硬度很低，耐磨性能很差，應用范圍受到很大的限制。例如，將發動機由原來的鑄鐵材料換成鋁合金后，由于鋁合金耐磨性差，將使發動機汽缸內壁與活塞接觸的部分產生嚴重磨損，大大減少發動機的使用壽命。此外，同步器齒環、活塞環等要求耐磨的零部件，采用鋁合金制造也達不到耐磨性的要求。

目前，在鋁合金表面制備耐磨涂層的方法是：首先噴涂一層粘結底層，再噴涂氧化物陶瓷工作層，制備出Ni/Al-Al₂O₃、Ni-Al₂O₃、NiCrAl-Al₂O₃、NiCrAlCoY-Al₂O₃復合涂層。這種方法制備的涂層結合強度低，很難超過15MPa，這種大小的結合力在大多數情況下是不能滿足機件要求的。主要原因是鋁合金的表面容易形成氧化膜，這層氧化膜在大氣中無論進行何種預處理都不能徹底去除。氧化膜的熔點在2000℃以上，噴涂的熔滴無法將其熔化，噴涂后氧化膜處于涂層和鋁合金基體之間，阻礙基體金屬原子和涂層金屬原子的直接接觸，無法形成冶金熔合的焊接組織，只是一種機械相嵌和物理吸附狀態。

專利CN200710010330A“一種鋁合金的防腐蝕方法”中采用熱噴涂工藝，在噴涂前對鋁合金表面進行去油污、噴砂處理，噴涂后在噴涂層表面用有機涂料進行封閉處理，其特征在于在鋁合金表面噴涂一層高純度的鋁。但該專利是在鋁合金表面得到高純度的鋁，只能防腐蝕，不能耐磨損，并且沒有進行后處理，涂層和鋁合金之間不能產生冶金結合。專利CN200610011816A“一種在鋁合金表面涂敷耐磨涂層的方法”是屬于自蔓延高溫合成技術制備金屬間化合物涂層的技術領域。采用反應Fe₂O₃+2Al＝2Fe+Al₂O₃，反應放出巨大的熱量，產物為熔融態，在離心力的作用下，液態的Fe和Al₂O₃分離，在反應原料中加入過量的鋁，Al就會和Fe生成鐵鋁金屬間化合物，同時自蔓延反應Fe₂O₃+2Al＝2Fe+Al₂O₃放出的熱量會使鋁表面的氧化膜熔解，使得鐵鋁金屬間化合物很容易與鋁基體形成冶金結合，反應結束后去除掉表面的氧化鋁層即可得到金屬間化合物涂層。該專利是利用自蔓延反應Fe₂O₃+2Al＝2Fe+Al₂O₃反應得到鐵鋁金屬間化合物涂層，該方法需要借助離心力的作用，只適合于在管類結構的構件內表面獲得耐磨涂層，并且反應Fe₂O₃+2Al＝2Fe+Al₂O₃放出的熱量在構件尺寸較大時，因鋁合金的導熱作用，難以使鋁合金表面的氧化膜熔解，鐵鋁金屬間化合物很難與鋁基體形成冶金結合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁合金表面反應噴涂Al₂O₃/Al-Si復合涂層及其制法，在鋁合金表面制備Al₂O₃/Al-Si復合涂層，采用本發明制備的復合涂層結合強度高，接合熱應力小，具有優異的耐磨性能。

本發明的技術方案是：一種鋁合金表面反應噴涂Al₂O₃/Al-Si復合涂層，其特征在于：在鋁合金表面有Al₂O₃/Al-Si復合涂層，涂層厚度0.1mm～1mm。

一種鋁合金表面反應噴涂Al₂O₃/Al-Si復合涂層的制法，包括以下步驟：(a)鋁合金表面除油和噴砂處理；其特征在于：

(b)進行熱噴涂，熱噴涂粉末組成的質量百分比為：60％～95％共晶成分的Al-Si合金粉末、5％～40％SiO₂粉末，各組分之和為100％；粉末粒度5～20μm；

(c)進行激光或等離子重熔涂層。