CN102492915A - 一种镍铝复合丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型结构的镍铝复合丝及其制备方法，该复合丝用于火焰线材喷涂，作为某些喷涂材料的粘结打底涂层。本发明为镍铝复合丝，外皮材质为铝，内芯材质是镍，在物理形式上，外皮是铝带，内芯为镍丝。所述复合丝的直径为2-3mm，总体成份按重量百分数计，镍为70-95％，铝为5-30％。本发明还提供了一种镍铝复合丝的制备方法，其特征在于外皮铝带在轧制过程中先轧成U型，再将镍丝导入铝带的U槽中，经包覆轧辊制成复合丝。这种结构独特的复合材料，在喷涂时两种组分在基体表面产生放热反应，使涂层与基体形成微冶金结合，达到很高的结合强度。

Description

一种镍铝复合丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种火焰线材喷涂复合金属线材，属于表面工程中的热喷涂技术领域。

背景技术

热喷涂技术是表面工程中重要的组成部分，火焰喷涂是热喷涂技术中的主要工艺方法，它可以喷涂金属、合金、陶瓷、塑料或金属陶瓷等材质，形成耐磨损、抗腐蚀、抗高温氧化、恢复尺寸、屏蔽与绝缘等功能的涂层。这些喷涂材料呈线型状态或粉末状态，而线型状态在结构上可分为实心丝、复合丝、柔性丝或棒材等。

在喷涂这些材料时，有些不能与基体建立良好的结合，或者基体的表面性能阻碍涂层的良好结合，还有时为了其它要求(如不便进行表面处理)，在这种情况下，采用一种特殊的喷涂材料，它能在上述条件下与基体产生很好的结合，而其本身又能在其表面很好的粘附那些不易与基体有良好结合的材料，起到一种“胶粘”的作用，此涂层被称之为粘结涂层(亦称自粘结涂层)或打底层。

迄今，对于火焰线材喷涂而言，自粘结涂层材料最常用的是含铝20％的镍铝复合丝(Ni20Al)。它是80％的Ni与20％的Al构成的复合丝，其结构外皮是铝，包裹在内的是镍粉。尽管它们长久以来得到广泛应用，但作为粘结性材料，它们所形成的涂层与基体之间的结合强度并不很高，通常在30-35mpa之间。

近年来，由于涂层材料及其功能不断增多和扩充，对粘结涂层的要求越来越高，同时还发现粘结涂层除作为通常意义上的打底层之外，还有其它的特定应用，而在应用方面进行扩充的前提是，粘结层应该具有更高的结合强度。据此，研制一种高结合强度的粘结性涂层材料，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型结构的镍铝复合丝材及其制备方法，该复合丝用于火焰线材喷涂，作为某些喷涂材料的粘结打底涂层，提高涂层利基体之间的结合强度。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种镍铝复合丝，其特征在于线材外皮是铝带，内芯是镍丝。上述的镍铝复合丝，其特征在于该复合丝的直径为2-3mm。

上述的镍铝复合丝，其特征在于铝带包覆在镍丝外围，按重量百分计总体成分为镍：70-95％，铝5-30％。本发明还提供了一种镍铝复合丝的制备方法，其特点在于外皮铝带在轧制过程中先轧成U型，再将镍丝导入铝带的U槽中，经包覆轧辊制成复合丝。

本发明提供的镍铝复合丝，适用于氧和燃气为热源的火焰喷涂，其优点在于喷涂过程中，受氧和燃气燃烧所产生的热，镍和铝被加热至熔化，二者发生金属间化合反应，生成NixAly金属化合物。铝在熔化成熔滴飞行时，也有少量与周围空气发生氧化反应，这些反应都放出大量化学热。当熔滴飞抵并撞击到基体表面时，这些热量有助于熔滴在表面铺展后形成微区熔池，建立亚冶金结合。同时，这道粘结打底的涂层表面，具有均匀而又粗糙的表面形态，能牢牢“抓住”在其上面沉积的另一种材质的新涂层，具有胶粘剂的作用，达到很高的结合强度。

这种复合线材用火焰喷涂，与基体的结合强度高，对碳钢的结合强度可达69mpa以上。对退火钢、淬火钢、合金钢、镍、铝、铸铁、钛、铌利钽等材质都有良好的粘结性。由于有很高的结合强度和特定的表面状态，除广泛用于打底层之外，还可用于抗氧化(＜650℃)、抗冲蚀、抗磨损，适用于热处理工具、排气阀、初轧辊的牵引涂层等。

附图说明

图1为本发明的镍铝复合丝的制备过程。

图2为本发明的镍铝复合丝的断面示意图。

图3表示火焰喷涂涂层表面状态，显示有一定的粗糙特征。

图4是火焰喷涂涂层的杯突试验，其中未发现任何微裂纹。

图5是火焰喷涂现行粉芯镍铝复合丝涂层的杯突试验，其中有明显微裂纹。

图6是火焰喷涂本发明复合丝涂层的金相照片。

具体实施方式

本发明的镍铝复合丝的制备过程见图1，具有一定宽度和厚度的铝带2经送料盘1，被驱动到成型辊3中，连续通过四道轧制，成为U型的铝带后被驱动到包覆辊5中，在包覆辊5之前，镍丝由送料盘4导入到U型铝带中，经四道包覆辊后，即形成铝包镍复合丝6。镍丝和铝带的化学纯度均＞99.0％，制成复合丝后，铝含量占线材总重量的5-30％。线材直径为2mm-3mm，

图2是本发明的镍铝复合丝的断面示意图，从图中可以看出，该复合丝的内芯是镍丝1，外皮是铝带2。

图3为本发明的镍铝复合丝用火焰喷涂后形成的涂层表面，显示有一定的粗糙特征。图4为本发明的镍铝复合丝经火焰喷涂形成的涂层的杯突出试验照片，其中未发现任何裂纹。图5为现有技术的粉芯镍铝复合丝经火焰喷涂形成的涂层的杯突出试验照片，显示有明显的裂纹。图6为本发明的镍铝复合丝经火焰喷涂形成的涂层金相照片，照片显示纹理清晰、致密、氧化物低。

实施例1：

采用厚度为0.35mm的纯铝带(Al＞99％)，裁成宽度为8.33mm的窄条，放置于专用制丝设备的料盘内。铝带经四道辊被轧成U型，进入系统的中部位置，此处镍丝被导入铝带U型槽中，再经四道包覆辊，镍丝被铝箔完整包覆，复合丝即制作完成，镍丝直径为2.3mm，做成复合丝的直经为3.0mm，将此复合丝用METCO 14E火焰线材喷枪喷涂，工艺参数为：氧气、乙炔和空气的压力分别为(mpa)0.21、0.1及0.48，三者的流量分别为(流量计读数)42、40及50，喷涂距离为150-200mm，喷涂层厚度为0.3mm，外观清整，有一定粗糙度、浅灰色、致密。经测试，对碳钢基体表面的结合强度，四个测试点平均值，不喷砂为62mpa，喷砂为69.85mpa。

表1列出了火焰线材喷涂涂层的结合强度，共测四个点，基体为45号钢，平均值为69.85mpa。表2列出了火焰线材涂层的显微硬度，经四点测定，其平均值HV0.3为398.5，见表2。

表1、涂层的结合强度(基体经喷砂)

测定点	1	2	3	4	平均值
						结合强度mpa	71.9	68.3	69.5	69.7	69.85

表2、涂层的显微硬度

测定点	1	2	3	4	平均值
						显微硬度HV0.3	395.8	397.5	402.6	398.1	398.5

实施例2：

铝带厚0.30mm，宽5.4mm，镍丝直径1.4mm，采用实例1的同样程序，制得直径为2.0mm的铝包镍复合丝。将此丝采用国产火焰线材喷枪喷涂，工艺参数同实例1。喷涂在碳钢基体上，涂层厚0.32mm，浅灰色，表面均匀致密，结合强度平均值(四个测试点)：不喷砂63mpa，喷砂69mpa。

实施例3：

将实施例2中直径为2.0mm的线材，采用电弧喷涂，电流180-210A，电压30v，压缩空气0.6mpa，喷涂距离180mm，对制备的涂层进行结合强度、显微硬度等性能测定，结果大体与火焰喷涂相当。

Claims (5)

1.一种镍铝复合线材，作为某些喷涂材料的粘结打底涂层，其特点是线材外壳是铝，内芯是镍。

2.在权利要求1中，外皮铝在轧制过程中先轧成U型，再将镍丝导入铝带U槽中，经包覆轧辊制成复合丝。

3.权利要求1所述的线材直径为2mm或3mm，适用于氧和燃气为热源的火焰喷涂。

4.权利要求1所述复合线材，特征在于其外皮为铝箔，内芯是一根镍丝，铝箔包裹在镍丝的外围，总体成分为镍70-95％，铝5-30％。

5.权利要求1所述复合线材，其特点在于喷涂时在喷咀出口处镍和铝能达到充分熔化，在到达基体表面时产生金属间化合反应，放出大量热形成微区熔池，促使涂层形成亚冶金结合，达到很高的结合强度。

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