CN102284786A - 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 - Google Patents
铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102284786A CN102284786A CN2011102000943A CN201110200094A CN102284786A CN 102284786 A CN102284786 A CN 102284786A CN 2011102000943 A CN2011102000943 A CN 2011102000943A CN 201110200094 A CN201110200094 A CN 201110200094A CN 102284786 A CN102284786 A CN 102284786A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- speed steel
- coating
- aluminum alloy
- stirring
- spraying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，首先，在铝合金表面热喷涂0.2mm-1.5mm厚度的高速钢涂层，然后通过搅拌摩擦加工，使热喷涂的高速钢涂层均匀镶嵌、熔合在铝合金表面层中，形成一层良好的耐磨层，涂层和基体间产生冶金结合。本发明通过搅拌摩擦加工，使热喷涂涂层均匀镶嵌、熔合在铝合金表面层中，形成一层良好的耐磨层，涂层和基体间产生冶金结合。本发明获得的高速钢耐磨层硬度＞520HV，结合强度＞70MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，属于材料工程技术领域。
背景技术
铝合金是世界上用量最大的有色金属材料，它广泛应用于航空、航天和动力机械中。但是，铝合金的硬度很低，耐磨性能很差，应用范围受到很大的限制。例如，将发动机由原来的铸铁材料换成铝合金后，由于铝合金耐磨性差，将使发动机汽缸内壁与活塞接触的部分产生严重磨损，大大减少发动机的使用寿命。此外，同步器齿环、活塞环等要求耐磨的零部件，采用铝合金制造也达不到耐磨性的要求。
采用热喷涂技术在钢铁材料表面制备耐磨涂层，可以提高材料的耐磨性能。由于铝合金的表面容易形成氧化膜，这层氧化膜在大气中无论进行何种预处理都不能彻底去除。氧化膜的熔点在2000℃以上，喷涂的熔滴无法将其熔化，喷涂后氧化膜处于涂层和铝合金基体之间，阻碍基体金属原子和涂层金属原子的直接接触，无法形成冶金熔合的焊接组织，只是一种机械相嵌和物理吸附状态。因此，采用热喷涂方法在铝合金表面制备的耐磨涂层结合强度低，容易剥落，难以满足工件使用要求。
搅拌摩擦加工技术是一种新型制备金属基复合材料的技术，它是利用搅拌头造成加工区域材料的剧烈塑性变形、混合、破碎，实现材料微观组织细化、均匀化和致密化。搅拌摩擦加工过程就是将基体固定在刚性垫板上，通过对板材开槽的方式，将增强材料预置于基体材料中。搅拌头高速旋转，在向下的压力作用下，搅拌头探针钻入工件表面，轴肩紧密接触工件表面，直至压入材料表面以下一定深度。高速旋转的搅拌头，通过库仑摩擦和剪切摩擦产生大量的热量，使其附近的金属温度迅速升高，形成熔融状态，并产生材料大范围的迅速迁移。搅拌头高速旋转的同时，沿着加工方向运动，置入的增强材料被熔融的基体材料覆盖、包裹，并被切割成很多个小体积的单元，这些单元随搅拌摩擦加工过程不断运动，最终停留在搅拌头加工过的区域内，完成固相加工过程下复合材料的制备。
发明内容
本发明的目的是：在于提供一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，采用本发明的复合高速钢耐磨层和铝基材间冶金结合，具有良好的耐磨性能。本发明所述铝合金表面复合高速钢耐磨层厚度为0.1㎜-1㎜。
本发明的技术方案是：一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，包括以下步骤：
（a）铝合金表面除油和喷砂处理：
除油采用3-4%NaCl水溶液浸泡10-20分钟，再用清水清洗；喷砂采用棕色氧化铝砂粒，粒度为500-550μm，喷砂机喷嘴出口压力为0.6-0.7MPa，喷嘴距制品距离为25-30 mm；
（b）铝合金表面热喷涂高速钢涂层：
对经过表面除油和喷砂处理的铝合金制品进行热喷涂，热喷涂用原材料为高速钢粉末，粉末粒度为30-50μm；
（c）涂层搅拌摩擦加工：
对热喷涂高速钢涂层的铝合金制品进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦加工在搅拌摩擦焊接设备上进行，搅拌摩擦加工时，搅拌头和高速钢涂层直接接触，搅拌头高速旋转，并在水平方向移动。
如上所述的铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，其特征在于：所述热喷涂的方法包括氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂，热喷涂涂层的厚度为0.2㎜-1.5㎜。
如上所述的铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工的搅拌头为无针搅拌头，搅拌头的直径为ф10㎜～ф30㎜，转速为1000rpm～3000rpm，移动速度为10㎜/min～100㎜/min。
本发明的有益效果是：本发明通过搅拌摩擦加工，使热喷涂涂层均匀镶嵌、熔合在铝合金表面层中（如附图1所示），形成一层良好的耐磨层，涂层和基体间产生冶金结合。本发明获得的高速钢耐磨层硬度＞520HV，结合强度＞70MPa。采用本发明的复合高速钢耐磨层和铝基材间冶金结合，具有良好的耐磨性能。
附图说明
图1是采用本发明实施例的铝合金表面复合高速钢耐磨层的方法涂层搅拌摩擦加工后，表面层的形貌。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，包括以下步骤：
（a）铝合金表面除油和喷砂处理；
（b）铝合金表面热喷涂高速钢涂层；
（c）涂层搅拌摩擦加工。
除油采用3-4%NaCl水溶液浸泡10-20分钟，再用清水清洗。喷砂采用棕色氧化铝砂粒，粒度为500-550μm，喷砂机喷嘴出口压力为0.6-0.7MPa，喷嘴距制品距离为25-30 mm。
对经过表面除油和喷砂处理的铝合金制品进行热喷涂，热喷涂用原材料为W18Cr4V 或W6Mo5Cr4V2高速钢粉末，粉末粒度为30-50μm，热喷涂涂层的厚度为0.2㎜-1.5㎜。
对热喷涂高速钢涂层的铝合金制品进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦加工在搅拌摩擦焊接设备上进行，搅拌摩擦加工时，搅拌头和高速钢涂层直接接触，搅拌头高速旋转，并在水平方向移动。
所述热喷涂的方法包括氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂，热喷涂涂层的厚度为0.2㎜-1.5㎜。
所述搅拌摩擦加工的搅拌头为无针搅拌头，搅拌头的直径为ф10㎜～ф30㎜，转速为1000rpm～3000rpm，移动速度为10㎜/min～100㎜/min。
实施例1 复合高速钢耐磨层的制备
基体材料：铝合金。
涂层粉末材料： 高速钢粉末。粉末粒度20μm-50μm。
涂层制备方法：氧-乙炔火焰喷涂。涂层厚度：0.2㎜。
搅拌摩擦加工工艺参数：搅拌头直径为ф10㎜，转速为1000rpm，移动速度为20㎜/min。
实施例2 复合高速钢耐磨层的制备
基体材料：铝合金。
涂层粉末材料： 高速钢粉末。粉末粒度20μm-50μm。
涂层制备方法：等离子喷涂。涂层厚度：0.5㎜。
搅拌摩擦加工工艺参数：搅拌头直径为ф15㎜，转速为1500rpm，移动速度为30㎜/min。
实施例3 复合高速钢耐磨层的制备备
基体材料：铝合金。
涂层粉末材料： 高速钢粉末。粉末粒度20μm-50μm。
涂层制备方法：超音速火焰喷涂。涂层厚度：1.0㎜。
搅拌摩擦加工工艺参数：搅拌头直径为ф30㎜，转速为2000rpm，移动速度为40㎜/min。
Claims (3)
1.一种铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，包括以下步骤：
（a）铝合金表面除油和喷砂处理：
除油采用3-4%NaCl水溶液浸泡10-20分钟，再用清水清洗；喷砂采用棕色氧化铝砂粒，粒度为500-550μm，喷砂机喷嘴出口压力为0.6-0.7MPa，喷嘴距制品距离为25-30 mm；
（b）铝合金表面热喷涂高速钢涂层：
对经过表面除油和喷砂处理的铝合金制品进行热喷涂，热喷涂用原材料为高速钢粉末，粉末粒度为30-50μm；
（c）涂层搅拌摩擦加工：
对热喷涂高速钢涂层的铝合金制品进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦加工在搅拌摩擦焊接设备上进行，搅拌摩擦加工时，搅拌头和高速钢涂层直接接触，搅拌头高速旋转，并在水平方向移动。
2.根据权利要求1所述的铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，其特征在于：所述热喷涂的方法包括氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂，热喷涂涂层的厚度为0.2㎜-1.5㎜。
3.根据权利要求1所述的铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工的搅拌头为无针搅拌头，搅拌头的直径为ф10㎜～ф30㎜，转速为1000rpm～3000rpm，移动速度为10㎜/min～100㎜/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011102000943A CN102284786A (zh) | 2011-07-18 | 2011-07-18 | 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011102000943A CN102284786A (zh) | 2011-07-18 | 2011-07-18 | 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102284786A true CN102284786A (zh) | 2011-12-21 |
Family
ID=45331684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011102000943A Pending CN102284786A (zh) | 2011-07-18 | 2011-07-18 | 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102284786A (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102717243A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-10 | 上海交通大学 | 发动机活塞局部表面强化的工艺方法 |
| CN103572194A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-12 | 湖北工业大学 | 内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法 |
| CN103590048A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-19 | 湖北工业大学 | 金属材料表面热喷涂涂层超声辅助点压渐进压力加工方法 |
| CN104174987A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-03 | 李红军 | 在金属基体表面制备金属间化合物涂层的方法 |
| CN105908203A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-31 | 刘洪建 | 一种铝合金表面处理工艺 |
| CN106256462A (zh) * | 2015-06-16 | 2016-12-28 | 现代自动车株式会社 | 用于车辆的盘中鼓式制动盘及其制造方法 |
| CN107841744A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-27 | 西安建筑科技大学 | 一种超细晶材料的增材制造方法 |
| CN107858617A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-30 | 重庆理工大学 | 慢转速搅拌摩擦加工对钛表面进行改性和制备耐磨损钛表面的方法 |
| CN107962291A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-27 | 北京石油化工学院 | 一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法 |
| CN108468641A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-31 | 福特全球技术公司 | 用于油泵腔的耐磨涂层 |
| CN109940163A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-06-28 | 四川大学 | 一种强化3d打印金属零部件表面耐磨性能的后处理方法 |
| CN111468817A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-31 | 河海大学常州校区 | 一种高锰铝青铜表面搅拌摩擦加工改性层的制备方法 |
| CN111660007A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-15 | 天津工业大学 | 一种高强耐磨抗蚀铝/镁异质接头及其制备方法 |
| CN111996535A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-27 | 上海交通大学 | 提高压铸件表面局部硬度和耐磨性的方法及轻合金压铸件 |
| CN112247339A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-22 | 菲斯达精密工业部件（苏州）有限公司 | 一种5g大型压铸件的焊接工艺 |
| CN112571000A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-30 | 太原理工大学 | 一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法 |
| CN113913804A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-11 | 广东省科学院新材料研究所 | 液体火箭外壳的制造方法、液体火箭外壳及液体火箭 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040265503A1 (en) * | 2003-03-28 | 2004-12-30 | Research Foundation Of The State University Of Ny | Densification of thermal spray coatings |
| JP3885061B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2007-02-21 | 本田技研工業株式会社 | 複合材料の製造方法 |
| CN101250700A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 清华大学 | 一种制备深层、大块体、宏观范围复合材料的固态加工方法 |
| CN102021557A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-04-20 | 湖北工业大学 | 铝合金表面搅拌摩擦加工及加热反应合成的A12O3+TiB2复合涂层及其制备方法 |
-
2011
- 2011-07-18 CN CN2011102000943A patent/CN102284786A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040265503A1 (en) * | 2003-03-28 | 2004-12-30 | Research Foundation Of The State University Of Ny | Densification of thermal spray coatings |
| JP3885061B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2007-02-21 | 本田技研工業株式会社 | 複合材料の製造方法 |
| CN101250700A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 清华大学 | 一种制备深层、大块体、宏观范围复合材料的固态加工方法 |
| CN102021557A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-04-20 | 湖北工业大学 | 铝合金表面搅拌摩擦加工及加热反应合成的A12O3+TiB2复合涂层及其制备方法 |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102717243A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-10 | 上海交通大学 | 发动机活塞局部表面强化的工艺方法 |
| CN103590048A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-19 | 湖北工业大学 | 金属材料表面热喷涂涂层超声辅助点压渐进压力加工方法 |
| CN103590048B (zh) * | 2013-11-18 | 2016-01-13 | 湖北工业大学 | 金属材料表面热喷涂涂层超声辅助点压渐进压力加工方法 |
| CN103572194A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-12 | 湖北工业大学 | 内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法 |
| CN103572194B (zh) * | 2013-11-20 | 2016-08-17 | 湖北工业大学 | 内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法 |
| CN104174987A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-03 | 李红军 | 在金属基体表面制备金属间化合物涂层的方法 |
| CN104174987B (zh) * | 2014-09-01 | 2016-04-06 | 李红军 | 在金属基体表面制备金属间化合物涂层的方法 |
| CN106256462A (zh) * | 2015-06-16 | 2016-12-28 | 现代自动车株式会社 | 用于车辆的盘中鼓式制动盘及其制造方法 |
| CN106256462B (zh) * | 2015-06-16 | 2020-07-07 | 现代自动车株式会社 | 用于车辆的盘中鼓式制动盘及其制造方法 |
| CN105908203A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-31 | 刘洪建 | 一种铝合金表面处理工艺 |
| CN108468641A (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-31 | 福特全球技术公司 | 用于油泵腔的耐磨涂层 |
| CN107841744A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-27 | 西安建筑科技大学 | 一种超细晶材料的增材制造方法 |
| CN107858617A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-30 | 重庆理工大学 | 慢转速搅拌摩擦加工对钛表面进行改性和制备耐磨损钛表面的方法 |
| CN107962291A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-27 | 北京石油化工学院 | 一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法 |
| CN109940163A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-06-28 | 四川大学 | 一种强化3d打印金属零部件表面耐磨性能的后处理方法 |
| CN111468817A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-31 | 河海大学常州校区 | 一种高锰铝青铜表面搅拌摩擦加工改性层的制备方法 |
| CN111660007B (zh) * | 2020-07-06 | 2021-11-12 | 天津工业大学 | 一种高强耐磨抗蚀铝/镁异质接头及其制备方法 |
| CN111660007A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-15 | 天津工业大学 | 一种高强耐磨抗蚀铝/镁异质接头及其制备方法 |
| CN111996535A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-27 | 上海交通大学 | 提高压铸件表面局部硬度和耐磨性的方法及轻合金压铸件 |
| CN112247339A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-22 | 菲斯达精密工业部件（苏州）有限公司 | 一种5g大型压铸件的焊接工艺 |
| CN112571000A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-30 | 太原理工大学 | 一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法 |
| CN112571000B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-01-04 | 太原理工大学 | 一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法 |
| CN113913804A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-11 | 广东省科学院新材料研究所 | 液体火箭外壳的制造方法、液体火箭外壳及液体火箭 |
| CN113913804B (zh) * | 2021-10-12 | 2022-05-31 | 广东省科学院新材料研究所 | 液体火箭外壳的制造方法、液体火箭外壳及液体火箭 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102284786A (zh) | 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 | |
| CN102465294B (zh) | 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法 | |
| CN103290403B (zh) | 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法 | |
| CN102021557B (zh) | 铝合金表面搅拌摩擦加工及加热反应合成的A12O3+TiB2复合涂层的制备方法 | |
| CN102618870B (zh) | 耐磨和耐腐蚀模具及在该模具基体工作表面形成防护涂层的制备工艺 | |
| CN103147033B (zh) | 一种汽车减振器活塞杆喷涂工艺 | |
| CN102277552A (zh) | 采用电弧-等离子喷涂-激光重熔的金属表面处理方法 | |
| CN109112536A (zh) | 一种轴瓦的修复方法 | |
| CN102626780A (zh) | 生物质燃料成型模具表面粉末冶金强化涂层材料与工艺 | |
| CN101403086A (zh) | 等离子喷涂Cu-Al涂层修复滑油泵壳体衬套的方法 | |
| KR20080092833A (ko) | 피스톤 링 홈을 코팅하기 위한 용사 방법, 용사 와이어의용도 및 용사층을 가진 피스톤 | |
| CN101532121B (zh) | 一种金属表面电弧喷熔加工工艺 | |
| CN102021587B (zh) | 铝合金表面反应喷涂及搅拌摩擦焊接的Al2O3+TiB2+Al复合涂层及其制备方法 | |
| CN103924238B (zh) | 在Q550钢上激光熔覆Ni基合金+B4C增强相的方法 | |
| CN105586562A (zh) | 一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺 | |
| CN104389780A (zh) | 一种高压泵、柱塞及柱塞表面强化处理工艺 | |
| CN109267064B (zh) | 一种铁基合金轴瓦耐磨层的制备方法 | |
| CN104032256A (zh) | 一种耐磨耐腐蚀镍基合金涂层的制备方法 | |
| CN110952060A (zh) | 一种减速器动力传输轴的表面处理方法及涂层 | |
| CN103572194B (zh) | 内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法 | |
| CN113718247A (zh) | 一种铜合金损伤件等离子熔覆修复方法 | |
| CN103590048B (zh) | 金属材料表面热喷涂涂层超声辅助点压渐进压力加工方法 | |
| CN102230176A (zh) | 一种金属水轮机转轮表面等离子熔覆方法 | |
| CN102492916B (zh) | 变速箱轴表面磨损后的修复方法 | |
| CN109877713B (zh) | 涂层刀具后处理方法及经过该后处理方法后的微量润滑加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111221 |