CN101413096A

CN101413096A - Ni-Al双金属复合材料实芯丝材制备方法

Info

Publication number: CN101413096A
Application number: CNA2007101635454A
Authority: CN
Inventors: 胡为峰; 葛爽
Original assignee: BEIJING SURYEE SURFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SURYEE SURFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-04-22

Abstract

一种Ni－Al双金属复合材料实芯丝材的制备方法，属于材料加工工程中的热喷涂领域，用于喷涂打底作用。其成品主要应用于电厂锅炉管壁和锅炉“四管”的防腐、耐磨等各方面，可以提高喷涂其他保护用喷涂涂层的喷涂质量和涂层应用效果。应用本发明制备方法制备丝材，工艺过程简单，生产效率高，且制备出的实芯丝材质量优异，喷涂效果很好。本发明为一种Ni－Al双金属复合材料实芯丝材的制备方法，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：Al：5～20％，Ni：余量。本发明所制备出的材料主要应用领域在火力发电电场锅炉的管道维护、船舶制造以及海洋工程等大型钢架结构的防腐材料。

Description

Ni-Al双金属复合材料实芯丝材制备方法

技术领域

本发明是一种Ni-Al双金属复合材料实芯丝材的制备方法，属于材料加工工程中的热喷涂领域，应用于热喷涂涂层喷涂前打底材料，其成品主要应用于电厂锅炉管壁和锅炉“四管”的防腐、耐磨等各方面，可以提高喷涂其他保护用涂层的性能和喷涂质量。

背景技术

热喷涂技术是利用不同的热源来加热各种被喷涂的材料(如金属、合金、陶瓷、塑料以及复合材料等)至熔融状态，并借助于雾化气流的加速使其形成“微粒雾流”，高速喷射到经过表面预处理的工件上，形成与基体紧密结合的堆积状喷涂涂层的技术。电弧喷涂中最终要的影响喷涂质量的因素就是喷涂丝材的使用，这对保证喷涂质量和日后的使用效果都至关重要。电弧喷涂材料主要包括实芯丝材和有芯丝材(管状线材)两种。按照材料种类来分，常用的电弧喷涂线材主要包括镍和镍合金、锌和锌合金、铝和铝合金、铁和铁合金、铜合铜合金等种类。为提高喷涂质量，目前，Ni丝、Al丝及Ni-Al合金丝在工程中得到比较广泛应用。

镍的熔点约为1454℃，是一种强而韧的铁磁性金属。电弧喷涂纯镍涂层通常用于机械零部件高温和耐腐蚀，例如泵的柱塞赫套筒、轴等。镍铝合金丝材通常主要适用于电弧喷涂用。常规使用的电弧喷涂Ni-Al合金丝Ni、Al含量比主要有两种，包括：Al质量分数为4.5-5.5％和Al质量分数为18-22％两种，其分别被命名为NiAl5和NiAl10。

镍铝合金丝材的主要用途是作为电弧喷涂时的底层材料，存在于基体与工作层之间，良好的金属冶金结合性能既提高了与基体的结合力又提供了一个粗糙的表面给工作层，因而镍铝合金喷涂层与基体结合强度的高低直接影响工作层的使用。电弧喷涂镍铝合金涂层致密，涂层具有抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，结合强度可以达到50MPa以上，可用于曲轴、轴类部件、机床导轨、缸件、柱塞、印刷辊、飞机发动机零部件等的喷涂强化用打底层材料。

在制备Ni-Al合金涂层的过程中，由于镍铝两相元素的比重差别大，因而在冶炼时很容易造成比重偏析，致使冶金熔融困难，影响涂层质量；在制备涂层时，提高合金中铝的含量后，会造成合金变硬变脆，难以拉拔、减径制成丝材，严重影响了锌铝涂层的应用和发展。针对这种状况，目前也出现了镍铝粉芯喷涂丝，但这种合金粉制备的粉芯丝材由于受填充率限制，粉芯丝材中Al的含量只有4-15％，即丝材中的Al含量不能超过15％，无法达到镍铝的最佳含量比，而本发明专利所设计的双金属复合丝材的制备方法，利用镍带包覆实芯铝丝的方法，在喷涂加热的过程中是两种金属熔融在一起，达到制备双金属合金性能的涂层，且其中铝含量可达到20％，有效地解决了Al含量不得高于15％这一问题。

发明内容

本发明所要达到的最终目的是：用本发明所述的方法可以制备出一种Ni-Al二元金属合金热喷涂用实芯丝材，其制备方法简单，制备效率高。应用这种实芯丝材，可以在喷涂过程中，在加热条件下是两种金属熔融，从而制备出Ni-Al合金涂层，其涂层抗腐蚀性能良好，是很好的打底用热喷涂材料，其提高了工作涂层于基体的结合强度，从而提高了工作涂层的工作质量。解决转炉烟罩管壁产生高温氧化和耐热冲击问题，确保炼钢厂转炉的安全运行。本发明可以提高金属结构构件和装置部件在严酷的热冲击环境中的使用性能、延长服役寿命。

本发明所提供一种制备热喷涂用Ni-Al双金属实芯丝材的方法，其特征在于，制备方法简单、效率高，所述的实芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

Al：5～20％，Ni：余量。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

1)芯部材料为1.6～2.0mm不同直径的铝丝。

2)外皮材料为含铝量约为10％(质量分数)的镍铝合金带和纯镍带，表面经过彻底清理后，利用粉芯丝材制造机加工成所需直径的镍铝双金属复合丝材。

将厚度为0.3～0.5mm的外皮材料裁成10～14mm的带材，按照粉芯丝材的加工步骤，经过包丝机的三组轧辊逐步滚压成“U”型的截面；此时用上述一种芯部丝材送入“U”型带中，取代粉芯丝材加工过程中的自动送份器，然后通过包丝机的对接辊将“U”型带轧合形成搭接接头将实心丝包裹，经过三道后续压辊将“U”带逐步压合成“O”型并压实，此时“O”型复合线材被送入拉丝机经8～14道拉拔逐渐减径成所需直径的成品镍铝双金属复合丝。

附图说明

图1：双金属实芯丝材的工艺简图

具体实施方式

所有实施例喷涂丝材采用粉芯丝材成型机制备：

实施例1

外包镍铝合金带选用10×0.4(宽10mm，厚0.4mm)的Ni合金带，按照本发明将其轧成“U”形。在“U”形外皮进入对接轧辊前，将φ1.0mm的实心镍丝送入“U”型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率为95％。然后实行多道拉拔、减径，最终形成φ2.0mm双金属复合丝。该镍铝复合丝的特征为铝含量5％(质量分数)。

实施例2

外包带选用10×0.4(宽10mm，厚0.4mm)的Ni带，按照本发明将镍带轧成“U”形。在“U”形外皮进入对接轧辊前，将φ1.0mm的实心镍丝送入“U”型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率为75％。然后实行多道拉拔、减径，最终形成φ2.0mm双金属复合丝。该镍铝复合丝的特征为铝含量为22％(质量分数)。

Claims

1、一种Ni-Al双金属复合材料实芯丝材的制备，其成品属于火力发电工程电弧喷涂使用喷涂实芯丝材，属于喷涂用打底材料，其特征在于，所述的丝材外皮为Ni带，所述的实芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

Al：5～20％，Ni：余量。