CN1005277B - 在工件上形成金属表面层的方法 - Google Patents

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Abstract

本文披露在工件表面上形成表面层的方法，首先用金属在工件上形成表面层，然后将这种工件中的表面层熔化。本发明的方法包括这样几个步骤，即在至少被金属表面层覆盖着的工件部位上再覆盖由陶瓷氧化物材料构成的支撑层，所说用陶瓷氧化物材料是采用热喷射方法使其厚度达到０．０１－５．０毫米的，接着将其加热以使所说的金属层熔化，并在工件冷却之后除去这支撑层。

Description

在工件上形成金属表面层的方法
本发明是关于在工件上形成金属表面层的方法，更具体地说，是关于采用常规方法熔化金属表面层的方法。
当在金属工件上形成金属表面层时，特别是用附着于金属基底之后要熔化以使该表面层牢固地固着或结合在所说的基底上的自熔合金形成表面层时，能形成的表面层厚度是相当有限的，这是熔化过程所致，并且依赖于工件的形状，尺寸大小和种类。对于厚度为0.5毫米以上的表面层，在熔化期间常常会出现表面层物质的凹陷或流淌，这样主要在炉中进行熔化时会产生很多难以弥补的缺陷。当工件重量超过50公斤并且因此需要利用热把工件保持在炉子中相当一段时间时，表面层厚度局限于1毫米以下，并且必须要有相当精确的炉温，例如温度波动在±5℃之内，以及必须有一种能被控制的炉子工作环境。当工件的形状相当不规则时，熔化过程常常只能在真空下进行。
本发明的主要目的是为了提供一种在工件上形成相当厚的表面层的方法，以便能防止被溶化的表面层出现凹陷或流淌，尤其是提供一种可形成2毫米以上厚度熔化表面层并且可在炉子里不受工件放置位置的限制而形成熔化表面层的方法。
按照本发明的方法包括这样几个步骤，即将陶瓷氧化物材料的支撑层至少覆盖在工件上预先由金属表面层覆盖的那部分表面上，接着对其加热以使所说的金属层熔化，并在工件冷却下来之后除去这一支撑层。支撑层的厚度优选是0.01-5.0毫米。根据颗粒情况，这支撑层的厚度优选是0.2-3毫米或0.2-0.8毫米。
支撑层材料优选是由以下一种或多种氧化物组成：ZrO2，TiO2，MgO，CaO，Al2O3 Y2O3，Cr2O3。例如支撑层可由ZrO2和占总混合物重量1-40%的CaO，MgO或Y2O3中至少一种氧化物的混合物所制成，或者由ZrO2和占总混合物重量3-50%的Al2O3的混合物所制成。
另一方面，支撑层可由Al2O3和占总混合物重量1-40%的TiO2或MgO中至少一种氧化物的混合物制成，或者由Al2O3和占总混合物重量1-30%的ZrO2的混合物制成。
在另一实施方案中，支撑层是由Al2O3和占总混合物重量0.5-10%的Cr2O3之混合物制成。
本发明的目的及优点可以从下面的一种实施方案得到更好的了解，以下的实施方案是通过举例并参考附图加以说明的，其中，
图1表示在炉中在竖立位置上进行熔化之前支撑层在覆盖了表面层的工件中的基本分布状况，而图2表示支撑层以及用气体火焰进行熔化时附加指示剂层在工件上的分布状况。
如图1所示，园柱形工件1已经覆盖了表面层2，它是由例如自溶合金，即添加有硼和/或硅或磷的合金制成的。表面层2可以采用常规方法，例如通过供有上述类型粉状合金的众所周知的火焰喷射方法进行热喷射而得。陶瓷氧化物材料3组成的支撑层优选的也是通过热喷射附着在表面层2上的，这就如象形成坩埚表面层那样。因此要求把工件竖立放在炉子中，这时炉子温度可以升高到表面层的自熔合金熔点以上。不需要按常规方法所要求的那样很严格地维持和检查炉温。按照工件基底材料和金属表面层成份变化来选择支撑层的氧化物陶瓷材料，优选是所选择的陶瓷氧化物材料的膨胀系数在冷却期间或冷却之后能使支撑层裂开或容易被除去。
本方法用一种保护性气体或在真空下在炉子中进行熔化过程，在这些情况下表面层是由含有低含量硼、硅或磷的合金所组成，而这些合金如果不用支撑层，要在炉子中采用常规方法是不可能熔化的。
图2表示的实施方案。其中形状很不规则的工件21上覆盖有金属表面层22，再在这表面层上面覆盖陶瓷氧化物材料支撑层。此外，与表面层22相同材料的指示剂层24已喷射到支撑层上，以便在用气体火焰进行溶化期间可证实表面层的熔化温度已经达到。在那种情况下，支撑层的厚度为0.5毫米以下，以避免热的高屏障。
一般来说，主要根据待溶化的表面层厚度和所采用工件的形状来选择陶瓷氧化物材料的厚度。金属表面层的厚度及其由于工件形状而流淌的超势愈大，则必须使支撑层愈厚。根据这些判据，可以使工件的不同部位上的支撑层厚度有所不同。支撑层组成主要取决于金属表面层组成并且因此取决于其溶化温度;它决定所需的支撑层孔隙度。在大多数情况下，支撑层密度应该是理论密度，即所用物质的密度的80-95%左右，即按已知方法，通过增大通常的喷射距离可以把重物质的密度转化为比理论密度小。
以下实施例说明了在一特殊情况下使用本发明的方法。
实施例
通过火焰喷射方法在直径60毫米、长度1000毫米的轴上用自熔化NiCrBSi合金覆盖2.5毫米厚的表面层。然后再通过火焰喷射覆盖由Al2O3和相当于Al2O3和TiO2混合物总重量13%的TiO2所组成的陶瓷支撑层，以便获得0.5毫米厚的支撑层。喷射距离为130-150毫米，并且所选择的距离能使支撑层密度达到理论密度，即物质密度的80-95%。
然后把如上所用覆盖了表面层的轴以竖立方式放入炉中，此时已将炉子温度调整到了至少在表面层合金熔化温度以上20℃的温度。在该温度下将轴保温10分钟。之后将轴从炉中取出并冷却。相当快的冷却将导致陶瓷支撑层的破裂并使其脱落下来。
最终的金属表面层一点也没有发现如象所预料的那样由于高温和相当长的保温时间而形成滴状物或流淌的缺陷。

Claims (10)

1、在工件上形成金属表面层的方法，其中包括这样几个步骤：在所希望的工件部位上覆盖一金属表面层，接着通过热喷射方法把陶瓷氧化物材料支撑层覆盖在工件上至少由所说的金属层覆盖着的那些部位上，其厚度为0.01-5毫米，然后将其加热使金属层熔化，最后在工件冷却下来后除去支撑层。
2、按照权利要求1的方法，其中，支撑层的厚度在0.2-3.0毫米之间。
3、按照权利要求2的方法，其中，支撑层的厚度在0.2-0.8毫米之间。
4、按照权利要求1的方法，其中，支撑层是由氧化物ZrO2，TiO2，MgO，CaO，Al2O3，Y2O3，Cr2O3中的一种或者两种或多种的混合物所组成的。
5、按照权利要求4的方法，其中，支撑层是由ZrO2和占总混合物重量1-40%的CaO，MgO或Y2O3中的至少一种氧化物的混合物制成的。
6、按照权利要求4的方法，其中，支撑层是由ZrO2和占总混合物重量3-50%的Al2O3的混合物制成的。
7、按照权利要求4的方法，其中，支撑层是由Al2O3和占总混合物重量1-40%的TiO2或MgO中的一种氧化物的混合物制成的。
8、按照权利要求4的方法，其中，支撑层是由Al2O3和占总混合物重量1-30%的ZrO2的混合物制成的。
9、按照权利要求4的方法，其中，支撑层是由Al2O3和占总混合物重量0.5-10%的Cr2O3的混合物制成的。
10、按照权利要求1的方法，其中，支撑层厚度不大于0.5毫米，并且在支撑层上覆盖一层金属指示剂层。
CN85108900.3A 1984-12-18 1985-12-18 在工件上形成金属表面层的方法 Expired CN1005277B (zh)

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CH05989/84-4 1984-12-18

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