[發明專利]提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法

無效

• 申請號: 201010201741.8
• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN102286718A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 尹志堅;王樹保;傅衛;譚興海
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼設備檢修有限公司
• 主分類號: C23C4/18
• 分類號: C23C4/18;C23C4/02;C23C4/12
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法。?

背景技術

目前熱噴涂技術已在航空、航天、鋼鐵、石化、能源、汽車等領域的表面處理方面得到廣泛的應用；熱噴涂技術工藝簡捷，涂層和基體材料選擇范圍廣，易形成耐磨、隔熱、抗氧化、耐腐蝕、絕緣和導電等復合功能涂層并涂層厚度易控，可在現場實施大面積施工。但熱噴涂涂層由高速飛行液滴撞擊基材鋪展、變形、堆積凝固形成的工藝特性決定了其具有組織成分不均勻、存有氣孔、裂紋和板條層間弱結合等結構缺陷，尤其是涂層與基體之間的弱結合(以機械咬合為主)，這在很大程度上限制了涂層的應用范圍與服役壽命。如鋼鐵行業熱鍍鋅機組鋅鍋中軸襯套、刮刀等部件表面僅作熱噴涂處理，難以滿足高溫(480-620℃)、金屬溶液侵蝕等苛刻的工況要求，因此還需作一定的重熔后處理改性。?

采用適當的重熔處理，可改善涂層與基體間的結合強度和涂層的內在質量，從而提高涂層的耐磨、耐蝕性。目前，涂層重熔后處理技術主要有激光、電子束、TIG重熔、火焰重熔、整體加熱和感應重熔等，各有其優缺點。其中，激光重熔工藝因其不受材料種類限制、易實現局部處理、重熔層深度可控等固有的優點獲得較多的關注。?

但激光重熔技術亦存有兩點不足：1)由于激光光斑面積小，工作效率較低，難以滿足工件表面大面積噴涂層激光重熔的需要。雖有研究顯示采用多次搭接技術或大面積光斑技術(散焦法、寬帶法和轉鏡法)可達到大面積重熔目的，但多次搭接造成相鄰掃描帶間重合區數的增加，顯著影響涂層金相組織和顯微硬度等性能的均勻性。對大面積光斑技術而言，當輸出功率一定時，光斑面積越大，功率密度越低；增大光束直徑，可能削弱激光的高能密度和超快速?加熱優勢。2)就目前而言，激光表面處理技術成本較高。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法，利用本方法可有效提高熱噴涂涂層與金屬基材的結合強度，尤其是改變了涂層與金屬基材的結合方式，克服了熱噴涂涂層固有的缺陷，使熱噴涂涂層滿足苛刻工況的要求，有效降低重熔成本，提高了重熔效率。?

為解決上述技術問題，本發明提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法包括如下步驟：?

步驟一、金屬基材表面噴涂前預處理，對金屬基材表面采用酒精清洗去污、毛刷清掃灰塵，并氧乙炔火焰預熱至80-120℃；?

步驟二、采用熱噴涂設備在金屬基材表面制備一層厚度為0.1-0.5mm的熱噴涂涂層；?

步驟三、采用等離子轉移弧對金屬基材表面的熱噴涂涂層進行重熔后處理；?

步驟四、將經等離子轉移弧重熔的金屬基材表面熱噴涂涂層及時置于環冷桶或采用石棉包裹緩冷并緩冷至室溫。?

上述的熱噴涂設備可以采用超音速火焰噴涂設備、等離子噴涂設備或爆炸噴涂設備。?

上述的熱噴涂涂層可以采用陶瓷、金屬或硬質合金材料。?

上述等離子轉移弧重熔后處理的參數設置為重熔電流30-120A，、焊槍移動速度40-100mm/min，等離子氣流量2-10L/min。?

由于本發明提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法采用了上述技術方案，即首先對金屬基材表面預處理，清洗、去污、吹掃和預熱，然后采用熱噴涂設備在金屬基材表面制備一層厚度為0.1-0.5mm的熱噴涂涂層；采用等離子轉移弧對金屬基材表面的熱噴涂涂層進行重熔，等離子轉移弧重熔的參數設置為重熔電流30-120A，、焊槍移動速度40-100mm/min，等離子氣流量2-4L/min。利用本方法可有效提高熱噴涂涂層與金屬基材的結合強度，尤其改變了涂層與?金屬基材的結合方式，克服了熱噴涂涂層固有的缺陷，使熱噴涂涂層滿足苛刻工況的要求，有效降低重熔成本，提高了重熔效率。?

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明：?

圖1采用本方法熱噴涂涂層等離子轉移弧重熔后涂層與基材界面形貌，?

圖2采用本方法后涂層與基材界面能譜分析。?

具體實施方式

本發明提高熱噴涂涂層與金屬基材結合強度的方法包括如下步驟：?

步驟一、金屬基材表面噴涂前預處理，對金屬基材表面采用酒精清洗去污、毛刷清掃灰塵，并氧乙炔火焰預熱至80-120℃；?

步驟二、采用熱噴涂設備在金屬基材表面制備一層厚度為0.1-0.5mm的熱噴涂涂層；?

步驟三、采用等離子轉移弧對金屬基材表面的熱噴涂涂層進行重熔后處理；?