CN102776461A

CN102776461A - 一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料

Info

Publication number: CN102776461A
Application number: CN201210283790XA
Authority: CN
Inventors: 蒋泽锋
Original assignee: KUNSHAN QIAORUI METAL CO Ltd
Current assignee: KUNSHAN QIAORUI METAL CO Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，该芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉40%-70%、镁粉10%-20%、氧化铁30%-55%、氯化钾 2%-4%，其余为Mn、Si、S、P杂质，所述的氯化钾作为镁粉的氧化剂使用，镁粉燃烧后所释放的热量使氧化铁和铝粉发生铝热反应，所述的铝热反应所得产物与剩余铝粉再次发生化合反应后，形成Fe-Al金属间化合物，所述的S、P杂质含量控制在0.03%以下。本发明揭示了一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，该芯丝材料成分配制合理，成本适中，涂层制备过程中原材料冶金反应充分，制得的铁铝金属间化合物含量高，使涂层具有更好的抗高温硫化、氧化及抗高温腐蚀等性能，使制得的零件应用更加广泛。

Description

一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料

技术领域

本发明涉及一种铁铝热喷涂粉芯丝材料，尤其涉及一种易于形成金属间化合物的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，属于金属涂层技术领域。

背景技术

金属间化合物是一种介于金属和陶瓷之间的，具有优异高温性能的材料，尤其是铁铝金属间化合物，不仅具有优良的抗氧化、抗硫化性能，抗腐蚀性和较高的高温强度，并且不含贵重金属元素，制备成本较低，具有非常广泛的用途。然而，金属间化合物存在脆性大的致命弱点，难以加工成型，阻碍了应用发展。电弧喷涂粉芯丝材的出现为金属间化合物的发展提供了新的契机，利用粉芯丝材电弧喷涂技术在结构材料上获得含有金属间化合物成分的涂层，既能避开铁铝金属间化合物加工成型困难，又能充分发挥其抗高温硫化、氧化及抗高温腐蚀等优异性能，使其在工业上得到大面积推广应用，前景广阔。

但是，现阶段所采用的高速电弧喷涂的冶金反应获得金属间化合物涂层，由于熔融粒子冷却速度太快，冶金反应不充分，所得的涂层存在化合物含量太少，性能欠佳等缺陷。因此，还需要强对金属间化合物型粉芯丝材的研究，进一步完善其配方，优化丝材喷涂工艺性以及后处理工艺，提高喷涂层的质量。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，该芯丝材料成分配制合理，成本适中，涂层制备过程中冶金反应充分，铁铝金属间化合物含量高，使涂层具有良好的抗高温硫化、氧化及抗高温腐蚀等优异性能。

本发明是一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，该芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 40%-70%、镁粉 10%-20%、氧化铁 30%-55%、氯化钾 2%-4%，其余为Mn、Si、S、P杂质，所述的氯化钾作为镁粉的氧化剂使用，镁粉燃烧后所释放的热量使氧化铁和铝粉发生铝热反应，所述的铝热反应所得产物与剩余铝粉再次发生化合反应后，形成Fe-Al金属间化合物，所述的S、P杂质含量控制在0.03%以下。

在本发明一较佳实施例中，所述的芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 45%-55%、镁粉 12%-16%、氧化铁 35%-45%、氯化钾 2%-3%，其余为Mn、Si、S、P杂质。

在本发明一较佳实施例中，所述的芯丝材料中各成分均为微粉状颗粒，其中，铝粉粒度约为50目、镁粉和氯化钾的粒度约为60目、氧化铁粒度约为40目。

在本发明一较佳实施例中，所述的铝热反应所得产物为氧化铝和单质铁。

在本发明一较佳实施例中，所述的铝热反应所消耗铝粉的量约为铝粉总量的55%-60%。

在本发明一较佳实施例中，所述的Fe-Al金属间化合物为Fe3Al。

本发明揭示了一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，该芯丝材料成分配制合理，成本适中，涂层制备过程中原材料冶金反应充分，制得的铁铝金属间化合物含量高，使涂层具有更好的抗高温硫化、氧化及抗高温腐蚀等性能，使制得的零件应用更加广泛。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提及的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 40%-70%、镁粉 10%-20%、氧化铁 30%-55%、氯化钾 2%-4%，其余为Mn、Si、S、P杂质，所述的氯化钾作为镁粉的氧化剂使用，镁粉燃烧后所释放的热量使氧化铁和铝粉发生铝热反应，所述的铝热反应所得产物与剩余铝粉再次发生化合反应后，形成Fe-Al金属间化合物，所述的S、P杂质含量控制在0.03%以下。

上述铁铝热喷涂粉芯丝材料的芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 45%-55%、镁粉 12%-16%、氧化铁 35%-45%、氯化钾 2%-3%，其余为Mn、Si、S、P杂质；芯丝材料中各成分均为微粉状颗粒，其中，铝粉粒度约为50目、镁粉和氯化钾的粒度约为60目、氧化铁粒度约为40目。

铝热反应的生成物为Al2O3和单质铁；其中，Al2O3化合物集中于涂层外表面，通过砂纸轻磨基体表面，可除去基体外表面的氧化物，该氧化物主要成分为Al2O3 ，磨去氧化物的厚度约为100um，该工序有利于基材表面热处理时，物质化合转变更加充分；铝热反应所消耗铝粉的量约为铝粉总量的55%-60%，剩余铝粉不发生化学反应；铝热反应过后，其主要成分为Al2O3、单质铁和过量的铝粉；

铝热反应充分后，可实施热喷涂，实施过程中采用氮气作为喷涂流体，可防止多余的铝粉与空气中的氧气发生化学反应，喷涂距离控制在80mm，角度为90°，氮气流体将燃烧过后的铁铝混合料以120m/s的速度喷射到基体表面，喷枪移动速度为3mm/s，基体表面可形成厚度约为350um的薄膜涂层；带涂层冷固后，进行基材表面热处理；热处理方式为火焰加热表面热处理，该工序实施过程中，喷枪原料选用氧乙炔，喷枪的移动速度为1cm/s，其外焰与基材表面的距离为8mm，喷枪与基材表面夹角为45°；其主要目的是使单质铁和铝粉发生化合反应，以生成Fe-Al金属间化合物；该Fe-Al金属间化合物的主要充分为Fe3Al，Fe3Al具有良好的韧性，高温抗氧化性、耐蚀性和热硬性。

本发明揭示了一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料 ,其特点是：该芯丝材料成分配制合理，成本适中，涂层制备过程中原材料冶金反应充分，制得的铁铝金属间化合物含量高，使涂层具有更好的抗高温硫化、氧化及抗高温腐蚀等性能，使制得的零件应用更加广泛。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，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所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，该芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 40%-70%、镁粉 10%-20%、氧化铁 30%-55%、氯化钾 2%-4%，其余为Mn、Si、S、P杂质，所述的氯化钾作为镁粉的氧化剂使用，镁粉燃烧后所释放的热量使氧化铁和铝粉发生铝热反应，所述的铝热反应所得产物与剩余铝粉再次发生化合反应后，形成Fe-Al金属间化合物，所述的S、P杂质含量控制在0.03%以下。

2.根据权利要求1所述的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，所述的芯丝材料的主要成分及其百分含量配比如下：铝粉 45%-55%、镁粉 12%-16%、氧化铁 35%-45%、氯化钾 2%-3%，其余为Mn、Si、S、P杂质。

3.根据权利要求2所述的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，所述的芯丝材料中各成分均为微粉状颗粒，其中，铝粉粒度约为50目、镁粉和氯化钾的粒度约为60目、氧化铁粒度约为40目。

4.根据权利要求1所述的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，所述的铝热反应所得产物为氧化铝和单质铁。

5.根据权利要求4所述的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，所述的铝热反应所消耗铝粉的量约为铝粉总量的55%-60%。

6.根据权利要求1所述的新型铁铝热喷涂粉芯丝材料，其特征在于，所述的Fe-Al金属间化合物为Fe3Al。