CN1019822B - 在铜基体上涂、渗金属的方法 - Google Patents
在铜基体上涂、渗金属的方法Info
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Abstract
在铜基体上涂、渗金属的方法，是涉及金属材料固渗方法，特别是涉及在铜基本(铜或铜基体)上涂、渗金属的方法。本发明采用在铜基体表面涂有涂料，并改变原有被覆料的成分的方法以实现对被覆料不用预先加热，并能具有较厚的渗透、扩散层和被覆层，以增强耐高温氧化、耐腐蚀、耐摩耗、耐硫、耐冲击等性能。
Description
本发明是涉及金属材料固渗方法，特别是涉及在铜基体（铜或铜合金基体）上涂、渗金属的方法。
日本专利特开昭49-105739的“铜或铜合金耐热工件表面被覆方法”中的技术要点是：1.先制成被覆料、把Al2O3.ZrO2.TiO2.MgO的高熔点金属氧化物粉末65-95%和金属铝粉末35-5%的混合物、放在密闭容器里，在中性大气中、在1000℃温度中加热数小时，把铝粉熔融，与上述金属氧化物粉末充分结合，而制成被覆料;2.然后将工件埋在被覆料中，一并放在密闭器内，加热700-950℃保持数小时，就得到被覆层，被覆层是金属氧化物和熔融铝的混在烧结层。由被覆层向工件内部渗透、同时得到渗透、扩散层。所得到的被覆层和渗透、扩散层可以发挥Cu-Al合金的特性，而具有耐高温氧化、耐腐蚀、耐磨耗，耐硫、耐冲击性能。
上述日本专利所提及的被覆料需预先加热到1000℃、10小时反复二次，消耗了较多的电能，并且增加了工艺复杂性;而且被覆层的厚度和渗透深度均较薄（例如，在800℃条件下，加热25小时，得到渗透深度0.5mm，被复层厚度为0.2mm），因此被覆层和渗透、扩散层的耐高温氧化，耐腐蚀，耐磨耗，耐硫、耐冲击性能并不很理想。
本发明的目的是本于提供一种被覆料不用预先加热处理，并能具有较厚的渗透、扩散层和被覆层以增强耐高温氧化、耐腐蚀、耐磨耗、耐硫、耐冲击性能的在铜基体（铜或铜合金基体）上涂，渗金属的方法。
本发明主要是采用在铜基体表面上涂有涂料和向铜基体渗透，扩散的方法;并改变被覆料的成分来实现上述发明的目的。
首先以75-55%的Mo（或W或WC）、5-10%的B2O3（Cr2O3）、10-20%的Ni（或CO、或Zr或Si）、10-15%的Al分别制成粉末状，以涂铜粘接剂均匀搅拌成糊状，即制成涂料，再将涂料涂在工件（铜基体）的表面上;
以43-35.44%的Fr-Al、40-31.65%的Al2O3、15.8-31.01的Si、1.2-1.9%的NH4Cl制成
粉末状后，均匀混合在一起，即制成被覆料。
然后，将涂有涂料的工件（铜基体）置于密闭的容器内，工件的表面由被覆料所紧紧地包裹着，容器内充满中性气体情况下，加热700-950℃，保持8-14小时，在工件的表面就形成了被覆层和渗透、扩散层。
为进一步提高被覆层的融点，可在涂料中加有SiC，SiC占涂料总量10-15%，以取代Mo、B2O3、Ni、Al相应的总量。
被覆料中的Si量也可由Ci和Si的和的总量所取代，但Cr最多不可超过和总量的一半。
经上述处理后的工件表面的涂层和小量的被覆料被烧结成被覆层，厚度可达2-3mm。随着加热保温时间的延长、涂料及被覆料的金属元素逐渐向工件内部渗透，形成渗透、扩散层。被覆层主要是由耐高温的金属及其氧化物粉末与铝混合在一起，经过烧结与工件（铜基体）牢固结合在一起，无裂纹、不脱落，并具有很强的耐高温、耐侵蚀等性能。据S-550型扫描电镜对工件试样的渗透、扩散层的组织形貌观察结果，金相组织为α+（α+γ2）-α相（见图1）;成分分布含有Al，有的达10%，有的达20%，经光谱检验兼含有Ti、Si、Ni、Fe、等少量渗入元素。渗透、扩散层的硬度可达铜基体的2-3倍（见附表1及图2;附表1是相应于图2所示工件的部位的维氏硬度数值）;（见表1）
注：是用苏联制造的ΠonT-3型显微硬度计测得的渗透、扩散层的浓度较为理想，一般为7-14mm（见图3、图4、图5、图6）。这种Cu-Al兼含其它少量稀有金属元素的合金渗透、扩散层，充分发挥铜铝金的特性，在高温条件下具有更好地耐腐蚀、耐磨耗、耐冲击等性能。被覆层，渗透层、扩散层由含有熔融铝，因此，被覆层，渗透层、扩散层的导热性能及高温热强度很好。经过本发明的方法处理的工件，可广泛用于高炉的风渣口、冷却板、转炉用的喷嘴和炉墙的冷却板等，特别是在高温氧化严重的恶劣的工况条件下，使用经本发明方法处理的工件更有显著的效果。
本发明只是在常温下配制涂料和被覆料，并在常温下将涂料置于铜基体上，这就节省了大量的电能，简化了工艺设备;
图1是以本发明的方法处理过的工件的扫描电镜照片放大25倍的照片。从照片中可以明显看出最上层为被覆层、最下层为铜基体、铜基体与被覆层之间是渗透、扩散层，应强调的是被覆层和渗透、扩散层的结合状态是很理想的。
图2是以本发明的方法处理过的工件的渗透、扩散试样示意图。
图3、图4、图5、图6是以本发明的方法处理过的工件渗透、扩散层的接版示意图。
此图表示的是渗透、扩散层7.5mm的接版示意图。
图7是使用本发明处理方法处理风口剖面的示意图。
1涂渗部分、2铜基体、3进水口、4出水口。
实施例1：
涂料的成分各占总量的占百分比：Mo、B2O3、Ni（或Zr或Co）、Al、SiC分别为61%、5%、14%、10%、10%。再以420涂铜粘接剂均匀混合在一起。
被覆料的成分各占总量的配比：Fe-Al，Al2O3，Si，Nh4Cl分别为：43-35.44%，40-31.65%，15-31.01%，1.2-1.9%。
加热至880-930℃，恒温14小时，再在室温冷却5小时，所得被覆层厚2mm，渗透、扩散层为7-14mm。
用本方法处理过的15个风口在本钢二铁厂三座高炉试验，平均使用寿命为基准期平均使用寿命的5.12倍;最高可提高40倍，用本方法处理过14个风口，在北台钢铁厂试验，平均使用寿命为基准期的平均使用寿命的6.46倍。
实施例2：
涂料的成分各占总量的百分比：WC（或Si）、B2O3，Ni，Al，SiC分别为61%、5%、14%、10%、10%再以420涂铜粘接剂均匀混合在一起;被覆料的成分各占百分比：Fe-Al、Al2O3、Cr（或Cr2O3）、Si，NH4Cl分别为：43-35.44%，40-31.65%，6.3-15.19%，9.5-15.82%，1.2-1.9%。
加热至880-930℃、恒温14小时，室温条件下冷却5小时，得被覆层2-2.5mm，渗透、扩散层为3.5-4mm。
经本发明方法处理过的10个风口，在本钢二铁厂3号、4号高炉试验、平均寿命为基准期平均使用寿命的3.6倍。
附表1
试 1 2 3 4 5
验
点 渗扩层中间α相 渗扩层中间（α+γ2） 渗扩层中间α相 α相与纯铜交界 铜基体
数
值 207.6 345.6 258 114.6 106.2
注：是用苏联制造的ΠonT-3型显微硬度计测得的。
Claims (7)
1、在铜基体上涂渗金属的方法，其特征在于：
首先以75-55%的Mo或W、或WC、5-10%的B2O3或Cr2O3，10-20%的Ni或Co或Zr或Si、10-15%的Al分别制成粉末状，以涂铜粘接剂均匀搅拌成糊状，即制成涂料，再将涂料涂在铜基体工件的表面上；
以43-35.44%的Fe-Al、40-31.65%的Al2O3、15.8-31.01的Si、1.2-1.9%的NH4Cl分别制成粉末状后，均匀混合在一起，即制成被覆料；
然后，将涂有涂料的铜基体工件置于密闭的容器内，工件的表面由被覆料所紧紧地包裹着，容器内充满中性气体情况下，加热700-950℃、保护8-14小时，在工件的表面就形成了被覆层和渗透、扩散层。
2、根据权利要求1所述的在铜基体上涂、渗金属的方法，其特征在于涂料中加SiC，SiC占涂料总量10-15%，以取代Mo、B2O3、Ni、Al、相应的总量;被覆料中的Si量可由Cr和Si的和的总量所取代，但Cr最多不可超过和总量的一半。
3、根据权利要求1所述的在铜基体上涂、渗金属的方法，其特征在于涂料的成分各占总量的百分比：Mo、B2O3、Ni或Zr或Co、Al、SiC分别为61%、5%、14%、10%、10%，再以涂铜粘接剂均匀混合在一起;被覆料的成分各占总量的百分比：Fe-Al、Al2O3、Si、NH4Cl分别为：43-35.44%、40-31.65%、15-31.01%。1.2-1.9%;加热880-930℃，恒温14小时，再在室温下冷却5小时。
4、根据权利要求1所述的在铜基体上涂、渗金属的方法，其特征在于涂料的成分各占总量的百分比：WC或Si、B2O3、Ni、Al、SiC分别为61%、5%、14%、10%、10%，再以涂铜粘接剂均匀混合在一起;被覆料的成分各占总量的百分比：Fe-Al、Al2O3、Cr或Cr2O3、Si、NH4CL分别为：43-35.44%、40-31.65%、63-15.19%、95-15.82%、1.2-1.9%;加热880-930℃，恒温14小时，室温条件下冷却5小时。
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| CN89105177A CN1019822B (zh) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 在铜基体上涂、渗金属的方法 |
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| CN1050571A CN1050571A (zh) | 1991-04-10 |
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- 1989-09-28 CN CN89105177A patent/CN1019822B/zh not_active Expired
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