CN100448800C - 火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，首先将三氧化二铁粉与铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与氧化铝颗粒、碳化硅颗粒通过高分子结合剂复合重构，重构成内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。由于本发明将各喷涂原材料进行重构复合，复合后碳化硅颗粒在氧-乙炔火焰热喷涂过程中不与火焰直接接触，有效阻止了其在高温状态下的热升华，使其均匀、致密地喷射沉积到基体表面，从而得到高性能的碳化硅增强的氧化铝陶瓷热喷涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，具体涉及一种火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法。
背景技术
热喷涂技术是表面工程领域中一项十分重要的技术，它是利用热源将涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身或压缩空气的冲击力将其以一定的速度喷射至预处理过的基体表面，形成具有某种功能(耐磨、耐蚀、热障等)的涂层。
陶瓷材料以其抗氧化、高硬度、耐磨损、耐高温等一系列优点成为理想的涂层材料。碳化硅(SiC)具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，是一种很好的涂层材料。但由于碳化硅高温下会分解升华，使其在热喷涂技术领域的应用受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够获得高性能的碳化硅增强的氧化铝陶瓷涂层的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶(0.1-2.0)∶(0.1-2.0)的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
由于本发明将各喷涂原材料进行重构复合，复合后碳化硅颗粒在氧-乙炔火焰热喷涂过程中不与火焰直接接触，有效阻止其在高温状态下的热升华，使其均匀、致密地喷射沉积到基体表面，从而得到高性能的碳化硅增强的氧化铝陶瓷热喷涂层。
附图说明
图1是本发明复合颗粒三层包裹结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶0.5∶2.0的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
实施例2：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶1.0∶0.5的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
实施例3：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶0.1∶1.5的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
实施例4：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶1.5∶1.0的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
实施例5：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶2.0∶0.1的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
本发明为了使碳化硅微粒不会因喷涂时温度过高而升华(2700℃)以尽可能完全地弥散沉积在涂层中，同时也为了充分利用铝热反应所释放的热量，特将预备好的铝热剂颗粒、氧化铝颗粒、碳化硅颗粒重构成内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；然后将此复合颗粒装入喷枪粉斗中进行喷涂实施。复合颗粒在氧-乙炔火焰和铝热反应释放热量的高温下迅速熔融，并随焰流及压缩空气流高速喷射沉积到经一定预处理(净化、粗化、预热等)的基体表面，形成高硬度、高耐磨、结合强度高、孔隙率低等具备一系列优良性能的陶瓷结构涂层。
参见图1，包裹结构复合颗粒的内层为碳化硅1；中层为铝热剂2；外层为氧化铝3。喷涂时，复合颗粒在氧-乙炔火焰的作用下，颗粒表层氧化铝逐渐熔化；而中层铝热剂则发生铝热反应，方程式如下：
Fe2O3+2Al→Al2O3+2Fe+3500kJ
反应放出大量的热能，进一步促使氧化铝熔化；内层碳化硅也开始软化。当然，这个过程是在原料随焰流和气流的高速飞行中进行的，持续时间相当短暂。很快，原料便喷射沉积在基体表面形成氧化铝陶瓷涂层，由于是包裹结构，碳化硅颗粒尽可能多地保留了下来并弥散分布在涂层中。反应不断进行，涂层逐步增厚。
Claims (6)
1、火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：
1)首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；
2)然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅按1∶(0.1-2.0)∶(0.1-2.0)的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；
3)最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
2、根据权利要求1所述的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅颗粒按1∶0.5∶2.0的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
3、根据权利要求1所述的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅颗粒按1∶1.0∶0.5的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
4、根据权利要求1所述的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅颗粒按1∶0.1∶1.5的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
5、根据权利要求1所述的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅颗粒按1∶1.5∶1.0的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
6、根据权利要求1所述的火焰热喷涂铝热剂包裹碳化硅颗粒陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：首先，将400-800目的三氧化二铁粉与400-800目铝粉复合形成铝热剂；然后将该铝热剂与400-800目的氧化铝颗粒、400-800目的碳化硅颗粒按1∶2.0∶0.1的质量比通过聚合度为1000-5000高分子结合剂复合重构，重构成粒度为160-400目的内层为碳化硅、中层为铝热剂、外层为氧化铝的三层包裹结构的球状复合颗粒；最后将此球状复合颗粒装入喷枪粉斗中由氧-乙炔火焰进行热喷涂，形成陶瓷涂层。
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