CN102114543B - 一种含有弥散强化相的铝青铜粉末的制备及喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有弥散强化相铝青铜粉末的制备及该粉末喷涂方法，铝青铜粉末的制备方法：以内氧化制备氧化铝弥散强化铜粉和纳米铝粉为原料，采用胶粘团聚的方法在铜粉表面包覆一层纳米铝粉，在真空环境下进行烘干处理。铝青铜粉末喷涂方法：采用等离子喷涂，控制喷涂功率在15～18kw之间，送粉量为20～35g/min。本发明采用纳米铝粉包覆弥散强化铜粉的方法制备铝青铜复合粉末。以弥散强化铜粉和纳米铝粉为原料进行团聚，解决了无法直接制备氧化铝弥散强化铝青铜粉末的缺点。采用铝包覆铜粉，利用铜铝之间的防热反应提高粉末的融化程度，这就可以降低喷涂时的功率，从而减少了氧化铝弥散强化颗粒的长大，增强了弥散强化效果。

Description

一种含有弥散强化相的铝青铜粉末的制备及喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种含有弥散强化相的铝青铜粉末的制备及喷涂方法，属铝青铜粉末制备及铝青铜粉末喷涂领域。

背景技术

铝青铜材料是含铝量在10％左右的铜铝二元合金，为了改善某些性能，常在二元铝青铜中添加铁、锰、镍等元素形成多元铝青铜。铝青铜具有较高的强度、硬度和耐磨性，同时具有很好的弹性和耐腐蚀性，已成为现代工业中应用极其广泛的一种新型铜合金。铝青铜涂层除了保持上述优点外，在涂层制备过程中还可与钢铁基体形成冶金结合，使铝青铜涂层不仅可以用于机械修复，还可以用做粘接底层来增加涂层体系结合的可靠性。铝青铜涂层具有抗接触磨损、微动磨损、抗气蚀和干摩擦性能，常作为耐磨涂层使用。采用等离子或超音速火焰喷涂皆可获得高致密度、收缩率小的光滑涂层。铝青铜涂层在航空发动机部件、机械工业轴类部件等方面都有广泛的应用，但是由于铜基体熔点低、软化温度低，铝青铜的使用温度较低，一般仅用于300℃以下。这就限制了铝青铜涂层的使用范围。

在制备弥散强化铝青铜涂层过程中，需要制备适合喷涂用的铝青铜粉末。在制备弥散强化铝青铜粉末中存在以下技术难题：(1)内氧化法无法对含铝10％的铝青铜直接进行氧化从而获得弥散强化铝青铜粉末。内氧化法是目前制备弥散强化铜粉工艺最成熟稳定的方法，该方法是首先将含铝量在0.1～1％左右的铜铝合金与一定量的氧化亚铜混合，在真空800～900℃下进行热处理，氧化亚铜分解出氧将铜铝合金中的铝氧化，获得氧化铝弥散强化铜。但采用该方法对含铝量高达10％的铜铝合金时，无法控制氧化，只能在10％的铜铝合金表面形成氧化膜，无法形成弥散相；(2)在喷涂过程中，为了保证粉末的充分融化，需要将喷涂功率控制在一定范围之上，喷涂功率较高，纳米级的弥散强化颗粒容易长大，减弱了弥散强化的效果。

发明内容

本发明为解决采用现有方法对含铝量高达10％的铜铝合金时，无法控制氧化，只能在10％的铜铝合金表面形成氧化膜，无法形成弥散相；在喷涂过程中，为了保证粉末的充分融化，喷涂功率较高，纳米级的弥散强化颗粒容易长大，减弱了弥散强化的效果问题，提供一种含有弥散强化相铝青铜粉末的制备及该粉末喷涂方法。

本发明提供的含有弥散强化相的铝青铜粉末的制备方法如下：

通过胶粘团聚的方法在弥散强化铜粉的表面包覆一层纳米铝粉；

在真空环境下对所述纳米铝粉进行烘干，并对烘干后得到的粉末进行筛分。

本发明提供的含有弥散强化相的铝青铜粉末的喷涂方法如下：

通过喷涂功率为15～18kw且送粉量为20～35g/min的等离子喷涂，将所述含有弥散强化相的铝青铜粉末喷涂在目标工件上，获得弥散强化铝青铜涂层。

本发明采用纳米铝粉包覆弥散强化铜粉的方法制备铝青铜复合粉末，以弥散强化铜粉和纳米铝粉为原料进行团聚，在喷涂过程中形成铝青铜合金，解决了无法直接制备氧化铝弥散强化铝青铜粉末的问题；采用纳米铝粉包覆铜粉，利用铜铝之间的防热反应提高粉末的融化程度，这就可以降低喷涂时的功率，从而减少了氧化铝弥散强化颗粒的长大，增强了弥散强化效果。

具体实施方式

本发明提供了下面三个较佳的实施例：

实施例1：

以内氧化制备氧化铝弥散强化铜粉和纳米铝粉为原料，纳米铝粉占总重的8～10％，其中优选弥散强化铜粉为粒度小于20nm的Al₂O₃颗粒，优选纳米铝粉的粒度为200～800nm；采用胶粘团聚的方法在弥散强化铜粉表面包覆一层纳米铝粉，其中胶粘剂可以选择醇酸清漆加适当的稀释剂，胶粘剂占总重量的20～40％；在真空环境且温度为70～90℃条件下进行烘干处理，固化胶粘剂并去除掉稀释剂；将烘干后得到的粉末进行筛分，获得适合热喷涂用的一定粒度范围(粉末粒度可以为-140～+325目)的粉末；采用等离子喷涂，控制喷涂功率在15～18kw之间，送粉量为20～35g/min，获得弥散强化铝青铜涂层。

实施例2：

以弥散颗粒尺寸在20nm以下的氧化铝弥散强化铜粉450g和铝粉(平均粒度为1μm)50g为原料，混合均匀，加入50g醇酸清漆和50g稀释剂，在胶粘团聚机中混合均匀。然后在室温条件下晾干48小时，将粉末进行筛分得到可用于喷涂的粉末。取-140～+325目之间的粉末进行等离子喷涂，控制喷涂功率为16kw，送粉量为20g/min，获得弥散强化铝青铜涂层，该涂层软化温度可达720℃以上。

实施例3：

以弥散颗粒尺寸在20nm以下的氧化铝弥散强化铜粉1600g和纳米铝粉(平均粒径为500nm)140g为原料，混合均匀，加入390g醇酸清漆和300g稀释剂，在胶粘团聚机中混合均匀，然后在80℃条件下烘干4小时，将粉末进行筛分得到可用于喷涂的粉末。取-140～+325目之间的粉末进行等离子喷涂，控制喷涂功率为18kw，送粉量为35g/min，获得弥散强化铝青铜涂层，该涂层软化温度可达720℃以上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种含有弥散强化相的铝青铜粉末的制备方法，其特征在于，包括：

通过胶粘团聚的方法在弥散强化铜粉的表面包覆一层纳米铝粉；

在真空环境下对所述纳米铝粉进行烘干，并对烘干后得到的粉末进行筛分；

所述纳米铝粉的粒度为200～800nm，所述弥散强化铜粉含有的Al₂O₃颗粒的粒度小于20nm，并且所述纳米铝粉占所述含有弥散强化相的铝青铜粉末总重量的8～10%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述胶粘团聚的方法中，采用的胶粘剂为醇酸清漆加稀释剂，所述胶粘剂占所述含有弥散强化相的铝青铜粉末总重量的20～40%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为70～90℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述筛分的粉末粒度为-140～+325目。

5.一种权利要求1～4任意一项权利要求制备的含有弥散强化相的铝青铜粉末的喷涂方法：其特征在于，包括：

通过喷涂功率为15～18kw且送粉量为20～35g/min的等离子喷涂，将所述含有弥散强化相的铝青铜粉末喷涂在目标工件上，获得弥散强化铝青铜涂层。