CN102277549A - 金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，所述方法包括以下工艺过程：所述方法包括以下工艺过程：将用自蔓延粉末压制而成、可在喷涂过程中通过自蔓延反应生成金属陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒喷枪内，通过氧乙炔火焰加热使其发生自蔓延放热反应，在高温下反应产物熔融，压缩空气将其雾化成颗粒，喷射到经表面粗化处理和预热的金属基体表面，形成碳化物金属陶瓷涂层。采用本发明方法可以用陶瓷棒喷涂枪在钢表面制备出熔点更高、更耐磨的碳化物金属陶瓷涂层。

Description

金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种以陶瓷棒喷枪为喷涂设备，可在喷涂过程中发生自蔓延反应生成金属陶瓷，由自蔓延粉末压制而成的棒材为喷涂材料的喷涂方法。属于热喷涂领域。

背景技术

陶瓷棒喷涂是将陶瓷棒材作为喷涂材料，通过在氧乙炔火焰中熔融，压缩空气将其雾化成颗粒，喷涂到工件表面，形成陶瓷涂层。它是近年来出现的一种新的喷涂方法。其优点是价格低廉，品质稳定，操作容易。喷涂后的工件耐磨性特佳，以氧化铬为例，其耐磨性与等离子喷涂相当。该设备操作简单，便于携带，特别适合现场施工。但现有的陶瓷棒喷涂技术受氧乙炔燃烧温度的限制，只能喷涂氧化物，如氧化铝、氧化锆、氧化铬等。而不能喷涂熔点更高、更耐磨的碳化物陶瓷。

近年出现的自蔓延反应喷涂技术较好地解决了因氧乙炔燃烧温度低，不能喷涂碳化物的问题。所谓自蔓延反应喷涂是指喷涂材料在喷涂过程中发生自蔓延放热反应，在熔滴飞行中动态合成陶瓷或金属陶瓷。氧乙炔的燃烧热与喷涂材料本身的自蔓延反应热叠加，提高了陶瓷的熔化能。但现有的自蔓延反应喷涂技术采用的喷涂材料为经团聚处理的粉末，其制备工艺路线为：混粉-磨粉-造粒，工序复杂，制作周期较长，活性较大的材料在研磨和造粒过程中容易发生氧化。磨粉和造粒效率低，喷涂材料制备限制了自蔓延反应喷涂技术的应用和发展。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述两种工艺的不足，又综合利用两种工艺的优点，提供一种喷涂材料制备技术简单，质量可靠，以用自蔓延粉末压制成的棒为喷涂材料，喷涂时借助氧乙炔火焰的点燃和辅助燃烧生成金属陶瓷棒后再熔化成液滴而喷涂到的金属表面的一种新的自蔓延反应喷涂方法，以达到用陶瓷棒喷枪制备熔点更高、更耐磨的碳化物陶瓷涂层的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，包括以下工艺过程：将用自蔓延粉末压制而成、可在喷涂过程中通过自蔓延反应生成金属陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒喷枪内，通过氧乙炔火焰加热使其发生自蔓延放热反应，在高温下反应产物熔融，压缩空气将其雾化成颗粒，喷射到经表面粗化处理和预热的金属基体表面，形成碳化物金属陶瓷涂层。

本发明金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，所述金属基体为钢板；所述乙炔压力0.05Mpa，氧气压力0.02-0.03Mpa，空气压力0.04Mpa。

所述自蔓延金属陶瓷棒制备方法包括以下工艺步骤：

步骤一、将Ti粉和C粉按质量比为4：1比例配制，再添加Fe粉和W粉，再加入水玻璃，机械搅拌8小时，配制成湿料，其中Fe粉质量占湿料总质量的25％，W粉质量占湿料总质量的5%，水玻璃质量占湿料总质量的10%；

步骤二、将步骤一配制的湿料装入两个型腔横截面呈半圆形的模具中，用压力机压制成直径为Φ6mm，长度为500mm的棒，出模后200℃下烘干1小时。

本发明特点是将喷涂材料由经团聚的粉末，改为使用可在喷涂过程中发生自蔓延反应生成金属陶瓷的条或棒，即自蔓延金属陶瓷棒。

本发明的优点是：

1、氧乙炔的燃烧热与喷涂材料本身的自蔓延反应热叠加，提高了陶瓷的熔化能，因而采用反应喷涂技术，用氧乙炔作燃料也可以在金属表面制备出碳化物等高熔点陶瓷涂层。反应喷涂不但节省能源，所用的材料为廉价的单质金属或非金属粉末，成本低廉。

2、将喷涂材料由经团聚的粉末，改为可通过自蔓延反应生成的金属陶瓷条或棒，即自蔓延金属陶瓷棒。其优点是：与反应喷涂技术相比较，将市面购置的粉末不经研磨，直接配料后研制成自蔓延金属陶瓷棒。减轻了研磨、混分和团聚过程中造成的氧化和工时的消耗。解决了反应喷涂材料制备的难题。与已有的陶瓷棒喷涂技术比较，由于喷涂材料本身放热，提高了喷涂材料的熔化温度，可在金属表面制备出更高熔点的涂层。

附图说明

图1为本发明涉及的自蔓延金属陶瓷棒示意图。

图2为本发明涉及的喷涂设备示意图。

图中附图标记：

喷枪1、送丝调速器2、自蔓延陶瓷棒3。

具体实施方式

参见图1~2，图1为本发明涉及的自蔓延金属陶瓷棒示意图。图2为本发明涉及的喷涂设备示意图。由图1和图2可以看出，本发明金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，所述方法包括以下工艺过程：用陶瓷棒喷枪、空气压缩机和送丝调速器、氧、乙炔气瓶及其调压表作为喷涂设备，用可在喷过程发生自蔓延反应生成金属陶瓷棒，用自蔓延粉末压制成的棒材作为喷涂材料，喷涂前先将其放入陶瓷棒喷枪内，通过氧乙炔火焰加热使其发生自蔓延放热反应，在高温下反应产物熔融，压缩空气将其雾化成颗粒，喷射到喷射到经表面粗化处理和预热的金属基体表面，形成碳化物金属陶瓷涂层。

典型的喷涂设备和喷涂工艺参数：

喷涂设备：陶瓷棒喷涂设备。

喷涂材料：Ti-C-Fe-W系列自蔓延金属陶瓷棒。

金属基体：钢板。

乙炔压力0.05Mpa，氧气压力0.02-0.03Mpa，空气压力0.04Mpa，送丝速度根据实际情况调整，理论上，送丝速度快，喷涂速度快，喷涂质量差，送丝速度慢，喷涂速度快，喷涂质量好。

本发明自蔓延金属陶瓷棒制备方法，所述方法包括以下工艺过程：将Ti粉和C粉按照按化学计量配制，为提高涂层的韧性、降低孔隙率，添加一定比例Fe粉和W粉。为了使陶瓷棒结合更紧密，不易断裂，在混合粉中需要加入一定量的水玻璃作为粘结剂。混匀后，将配制好的湿料装入两个半圆形模具中，用压力机压制成棒，出模后烘干。

采用该自蔓延金属陶瓷棒，用氧乙炔作燃料也可以制备出碳化物等高熔点陶瓷。反应喷涂不但节省能源，所用的材料为廉价的单质金属或非金属粉末，成本低廉。减少了磨粉、造粒等复杂的加工工序，氧化较少，产品利用率高、制作方便。

典型自蔓延金属陶瓷棒制备工艺实施例：

将Ti粉和C粉按照质量比为4：1的比例配制，再添加Fe粉和W粉，其中Fe粉质量占总质量的25％，W粉质量占总质量的5%。在混合粉中需要加入占总质量10％的水玻璃作为粘结剂。机械搅拌8小时，使其充分混匀，将配制好的湿料装入两个半圆形模具中，用压力机压制直径为6mm，长度为500mm的棒，出模后200℃下烘干1小时。

Claims (3)

1.一种金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺过程：将用自蔓延粉末压制而成、可在喷涂过程中通过自蔓延反应生成金属陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒喷枪内，通过氧乙炔火焰加热使其发生自蔓延放热反应，在高温下反应产物熔融，压缩空气将其雾化成颗粒，喷射到经表面粗化处理和预热的金属基体表面，形成碳化物金属陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的一种自蔓延金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，其特征在于：所述基体为钢板；所述乙炔压力0.05Mpa，氧气压力0.02-0.03Mpa，空气压力0.04Mpa。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属陶瓷棒自蔓延反应喷涂方法，其特征在于：所述自蔓延金属陶瓷棒制备方法包括以下工艺步骤：

步骤一、将Ti粉和C粉按质量比为4：1比例配制，再添加Fe粉和W粉，其中Fe粉质量占总质量的25％，W粉质量占总质量的5%，再加入水玻璃，水玻璃质量占总质量的10%，机械搅拌8小时，配制成湿料；

步骤二、将步骤一配制的湿料装入两个型腔横截面呈半圆形的模具中，用压力机压制成直径为Φ6mm，长度为500mm的棒，出模后200℃下烘干1小时。

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