CN102162078B - 一种热喷涂用AgZnCu合金粉末及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种热喷涂用AgZnCu合金粉末及制备方法，其采用真空熔炼-惰气雾化方法制备AgZnCu铜基合金粉末，成分为：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，氧：≤400ppm；粒度为：25～150μm，主体粒度在40～120μm范围内。采用低压等离子喷涂后涂层性能达到：结合强度≥27MPa，硬度≤HV0.1125，孔隙率≤0.5%，氧含量≤0.3wt%。解决了锌成分难以控制、氧含量超标等技术问题。该粉末可应用于航空发动机零件端面密封、软支撑低磨耗减摩涂层的制备，热喷涂工艺适应性及涂层性能指标优于现在使用的AgCu合金涂层。

Description

一种热喷涂用AgZnCu合金粉末及制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂层材料。特别是涉及一种制备流程简单，涂层工艺过程易控制，喷涂质量稳定，综合制备成本较低的AgZnCu涂层材料及涂层制备技术。
背景技术
为了提高发动机的效率、降低油耗，应尽量减小各部件之间的间隙，封严技术成为提高发动机性能的重要手段，目前新型发动机上许多封严部位采用银铜合金封严涂层。
采用银铜合金涂层主要是因为该合金导热性好、硬度低，具有良好的润滑特性和塑性，在摩擦过程中涂层产生的粉尘少，对要求减少粉尘和起封严作用的部位是很有利的。但是目前采用银铜涂层的部件存在一次喷涂合格率偏低，返工率达40％等问题，主要原因是涂层结合强度低，涂层在后续加工过程中常有脱落现象，影响生产进度，这已成为制约发动机部件批量生产的主要问题。
解决上述问题的较好方法是采用AgZnCu合金梯度封严涂层。该涂层用于气路和油路封严，可使封严涂层的硬度小于HV0.1125，结合强度大于27MPa，从而较好的满足对银基合金封严层的硬度和结合强度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备流程简单，涂层工艺过程易控制，喷涂质量稳定，综合制备成本较低的AgZnCu涂层材料及涂层制备技术。
本发明首先提供了一种AgZnCu涂层材料，该AgZnCu涂层材料为AgZnCu合金粉末，其成份为：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量，其粒度为：25～150μm。其主体粒度为40～120μm，主体粒度指该粒度范围粉末占总量的50wt%以上。
制备本发明的AgZnCu涂层材料的方法包括下述步骤：
1）取金属材料：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量，或选择银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量的银锌铜合金；
2）将所选原料放入真空熔炼坩埚中，通过真空感应熔炼、惰性气体雾化技术获得AgZnCu合金粉末；
3）进行筛分或分级，从而制备出粉末粒度为：25～150μm，主体粒度在40～120μm范围内的涂层材料AgZnCu合金粉末。
其中采用了真空熔炼工艺和限制性、大雾化锥角的环缝式喷嘴（雾化锥角为45~75°）、低压惰性气体雾化的方法制备AgZnCu合金粉末。具体工艺参数为：
（1）采用中频感应对气体雾化设备加热，升温至650～1050℃，保温6 ～25分钟。
（2）雾化气体为氮气或氩气，雾化锥角为45~75°，雾化压力为1～2.2MPa。
本发明还提供一种采用本发明AgZnCu涂层材料制备AgZnCu涂层的方法，其采用低压等离子喷涂工艺，其制备AgZnCu涂层的工艺参数为：弧电流≤650A；弧电压≤90V；氩气为主气，压力为0.4～1.0MPa ；氢气为辅气，流量为20～60L/min；送粉速度10～100g/min；喷涂距离150mm～250mm。其中氩气和氢气的混合气为等离子气体，主要作用为生成等离子体。其中氩气为主气，氢气的加入主要是为了提高等离子弧电压。
本发明的AgZnCu涂层材料及涂层制备技术的特点是，综合制备成本较低，粉末制备流程简单，涂层工艺过程易控制，银锌铜合金粉末涂层材料的特点在于可以采用等离子工艺喷涂，喷涂质量稳定，制取的涂层可用于航空、航天等领域的关键部件、发动机等。
附图说明
图1为本发明的AgZnCu合金粉末制备工艺流程图。
图2是采用本发明制备的AgZnCu合金粉末形貌扫描电子显微镜SEM的效果图。
具体实施方式
本发明的工艺路线如图1所示。
1. 涂层材料的制备
本发明的AgZnCu涂层材料的制备方法，包括有如下步骤：
1）取金属材料：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量，或选择银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量的银锌铜合金；
2）将所选原料放入真空熔炼坩埚中，通过真空感应熔炼、惰性气体雾化技术获得AgZnCu合金粉末；
所述的气体雾化技术是：利用中频感应对气体雾化设备加热，升温至650～1050℃，保温6～25分钟，采用在真空下精炼并惰性气体雾化的方式制备AgZnCu合金粉末。
所述的气体雾化中的工艺参数为：雾化气体为氮气或氩气，雾化压力为1～2.2MPa。
3）进行筛分或分级，从而制备出粉末粒度为：25～150μm，主体在40～120μm范围内的涂层材料AgZnCu合金粉末。
图2是采用本发明制备的AgZnCu合金粉末形貌扫描电子显微镜SEM的效果图。从图2中可以看出，本发明制备得到的AgZnCu合金粉末粒度在25～150μm的范围内。
2. 涂层制备方法
本发明的采用AgZnCu涂层材料制备AgZnCu涂层的技术，是采用低压等离子工艺，其制备银锌铜涂层的工艺参数为：弧电流≤650A；弧电压≤90V；氩气压力0.4～1.0MPa；氢气流量20～60L/min；送粉速度10～100g/min；喷涂距离150mm～250mm。
下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的实施例并不局限于下述实施例。
实施例1 
取金属材料：Ag：28wt % , Zn：20wt %；Cu：余量。放入真空雾化设备中，利用中频感应加热，当温度加热至930℃时，保温10～20分钟，待合金液均匀化后，利用氩气雾化，雾化工艺参数为：雾化压力为1.8MPa ，雾化器角度为60°，获得AgZnCu合金粉末。
进行分级制备出涂层材料银铜合金粉末粒度为：38~104μm，主体在53~89μm。从而制备出涂层材料银锌铜合金粉末。
采用低压等离子喷涂AgZnCu合金粉末，喷涂工艺参数为：弧电流600A；弧电压65V；氢气压力0.55MPa；氢气流量36L / min；送粉速度62g / min；喷涂距离180mm。
涂层结合强度31.2MPa，涂层硬度HV0.1101，孔隙率0.36%，氧含量≤0.18wt%。 实施例2     取合金成分Ag：20wt % , Zn：28wt %；Cu：余量。放入真空雾化设备中，利用中频感应加热，当温度加热至930℃时，保温10～20分钟，待合金液均匀化后，利用氩气雾化，雾化工艺参数为：雾化压力为2.0MPa，雾化器角度为60°，获得AgZnCu合金粉末。
进行分级制备出涂层材料银铜合金粉末粒度为：28~89μm，主体在38~61μm。从而制备出涂层材料银锌铜合金粉末。
采用大气等离子喷涂AgZnCu合金粉末，喷涂工艺参数为：弧电流580A；弧电压70V；氢气压力0.58MPa；氢气流量42L / min；送粉速度68g / min；喷涂距离190mm。
涂层结合强度30.5MPa，涂层硬度HV0.192.4，孔隙率0.46%，氧含量≤0.23wt%。 

Claims (10)

1.一种AgZnCu涂层材料，该AgZnCu涂层材料为AgZnCu合金粉末，其特征在于，其成份为：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量，其粒度为：25～150μm。
2.根据权利要求1 所述的AgZnCu涂层材料，其特征在于，其主体粒度为40～120μm，主体粒度指该粒度范围粉末占总量的50wt%以上。
3.一种制备权利要求1 所述的AgZnCu涂层材料的方法，其特征在于，包括有如下步骤：
1）取金属材料：银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量；或选择含银：10～30wt%，锌：10～28wt%，铜：余量的银锌铜合金；
2）将所选原料放入真空熔炼坩埚中，通过真空感应熔炼、惰性气体雾化技术获得AgZnCu合金粉末；
3）进行筛分或分级，从而制备出粉末粒度为：25～150μm的AgZnCu合金粉末。
4.根据权利要求3 所述的方法，其特征在于，所述的真空惰性气体雾化技术是：利用中频感应对气体雾化设备加热，升温至650～1050℃，保温6～25分钟，采用在真空下精炼并惰性气体雾化的方式制备AgZnCu合金粉末。
5.根据权利要求3 或4 所述的方法，其特征在于，所述的气体雾化中的工艺参数为：雾化气体为氮气或氩气，雾化锥角为45~75°，雾化压力为1～2.2MPa。
6.一种采用权利要求1或2的AgZnCu涂层材料制备AgZnCu涂层的方法，其特征在于，采用低压等离子喷涂工艺，其制备AgZnCu涂层的工艺参数为：弧电流≤650A；弧电压≤90V；氩气压力0.4～1.0MPa；氢气流量20～60L/min；送粉速度10～100g/min；喷涂距离150mm～250mm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，由AgZnCu涂层材料制备的涂层结合强度≥27MPa，硬度≤HV0.1125，孔隙率≤0.5%，氧含量≤0.3wt%。
8.一种由权利要求6的方法制备得到的AgZnCu涂层，其特征在于该涂层的结合强度≥27MPa，硬度≤HV0.1125，孔隙率≤0.5%，氧含量≤0.3wt%。
9.一种由权利要求1或2的AgZnCu涂层材料制备得到的AgZnCu涂层，其特征在于，该涂层的结合强度≥27MPa，硬度≤HV0.1125，孔隙率≤0.5%，氧含量≤0.3wt%。
10.根据权利要求9的AgZnCu涂层，其特征在于，该涂层采用低压等离子喷涂工艺制备得到。
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