CN103243322B - 一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，包括以下步骤：涂层粉末合金浆料制备：将所需的合金粉末和粘结剂混合成涂层粉末合金浆料；涂层预制备：将涂层粉末合金浆料均匀的涂在基体的表面上；炉内烘干：将涂有涂层粉末合金浆料的基体放置到炉内烘干处理，将涂层粉末合金浆料中的粘结剂蒸发掉；密封涂层隔氧：用玻璃胶涂在烘干的涂层表面上，以起到隔绝空气的作用；炉内重熔：在空气炉内将基体加热至合金粉末的重熔温度，在基体表面形成烧结层；冷却处理。在空气炉内重熔，设备便宜，生产成本低；加工工件尺寸规格不受真空设备尺寸限制，适用范围广。<!--1-->

Description

一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺

技术领域

本发明涉及合金复合涂层制备技术领域，尤其是涉及一种耐腐耐磨涂层的空气炉内烧结制备工艺。

背景技术

耐磨、耐蚀的合金复合涂层广泛应用于军工、冶金、机械、电工、石油、航空航天、建材、电力、矿山、饲料、食品等行业。

熔结技术是制备复合涂层的重要方法之一，其熔结重熔方法主要有火焰重熔、感应重熔、炉内重熔、激光重熔等多种方法。

真空炉内熔结合金涂层工艺是一种现代表面复合涂层制备技术，其作用是改变基体材料工作表面的成分与组织，从而得到能够满足耐磨、耐蚀等各种使用要求的物理性能。真空熔结形成涂层的过程是在一定的真空度条件下，把足够而集中的热能作用于基体金属的涂敷表面，在很短的时间内使预先涂敷在基体表面上的涂层合金料熔融并浸润基体表面，开始了涂层与基体之间的扩散互溶与界面反应，待扩散互溶到一定程度后就会在涂层与基体的内界面形成一条狭窄的互溶区；冷凝时，涂层与互溶区一起重结晶，并与基体牢固结合在一起。从熔融、浸润、扩散、互溶以至重结晶的整个过程就是表面冶金的全部过程。经过了这一复杂的物理与化学过程，在基体表面形成了具有优异耐磨性、耐腐蚀性、耐冲刷性、高硬度等多功能金属复合涂层。在保持基体材料的韧性和强度不变的前提下，真空熔结合金涂层的表面硬度可达60-71HRC，既不会产生类似淬火给工件带来的变形和开裂缺陷，也避免了高硬度硬质合金脆性大及难加工等问题，真空熔结合金复合涂层工艺过程无污染。

但真空炉内熔结合金涂层工艺也存在以下缺陷：真空炉内熔结需要真空系统提供真空工艺环境，设备昂贵，生产成本高，且加工工件的尺寸也受真空炉设备的尺寸限制，适用范围受到限制。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其无需保证整个炉内处于真空环境下，成本低，适用范围广。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，所述的制备工艺包括以下步骤：

A）、涂层粉末合金浆料制备：将所需的合金粉末和粘结剂混合成涂层粉末合金浆料；

B）、涂层预制备：将涂层粉末合金浆料均匀的涂在基体的表面上；

C）、炉内烘干：将涂有涂层粉末合金浆料的基体放置到炉内烘干处理，将涂层粉末合金浆料中的粘结剂蒸发掉；

D）、密封涂层隔氧：用玻璃胶涂在烘干的涂层表面上，以起到隔绝空气的作用；

E）、炉内重熔：在空气炉内将基体加热至合金粉末的重熔温度，在基体表面形成烧结层；

F）、冷却处理。

其中，所述的步骤A）前在基体表面上做喷砂处理，去除基体表面的氧化物并形成粗糙表面。

所述的步骤A）中在合金粉末中添加助渗剂，涂层粉末合金浆料组份按重量百分比计，分别为95%合金粉末、1%助渗剂、4%粘结剂。

所述的步骤C）中炉内烘干温度控制在170-200℃，烘干时间控制在50-70分钟。

所述的步骤D）中的玻璃胶为1100-1300℃高温硅胶。

所述的粘结剂为甘油。

所述的助渗剂为氯化铵。

采用高温硅胶密封烧结涂层隔绝空气，避免涂层氧化，从而避免涂层与基体之间的氧化导致结合强度低。

采用甘油既为涂层合金粉末的粘结剂，又为助渗剂的溶剂，使得助渗剂和合金粉末更均匀的混合。

添加助渗剂，在烘干和重熔时，由于温度升高时助渗剂分解，分解产物与氧化金属反应，还原出金属，避免了烘干和重熔时基体氧化的影响，并增加基体对涂层合金的润湿性，提高结合强度。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：涂层重熔采用空气炉内重熔，与采用传统的氮气保护或真空炉内重熔相比，空气炉重熔的设备便宜，生产成本低；加工工件尺寸规格不受真空设备尺寸限制，适用范围广；采用助渗剂辅助提高涂层的结合强度，涂层与基体结合紧密，烧结层厚度均匀，操作简单，生产效率高。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明复合涂层构造示意图。

图中：1.涂层、2.基体。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例，一种耐腐耐磨大面积平板工件基体表面复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其制备工艺包括以下步骤：

1）、喷砂处理：对基体表面上做喷砂处理，去除基体表面的氧化物并形成粗糙表面；

2）、涂层粉末合金浆料制备：将所需的重量百分比为95%铜基合金粉末、1%氯化铵和4%甘油混合成涂层粉末合金浆料；

3）、涂层预制备：根据基体表面涂层要达到的厚度，通过浆板将涂层粉末合金浆料均匀的涂在基体的表面上；

4）、炉内涂层烘干：将涂有涂层粉末合金浆料的基体放置到炉内烘干处理，烘干温度控制在170℃，烘干时间控制在1小时，将涂层粉末合金浆料中的甘油蒸发掉；

5）、密封涂层隔氧处理：用1200℃的高温硅胶涂在在烘干的涂层表面上，以起到隔绝空气的作用；

6）、空气炉内重熔：在空气炉内将基体加热至合金粉末的重熔温度，温度范围控制在1000-1300℃，在基体表面形成镜面的烧结层；

7）、冷却处理：重熔的涂层随炉内冷却获得复合涂层。

复合涂层如图1所示，在基体2上形成结合紧密的涂层1。

复合涂层的合金粉末选择自熔性的合金粉末，可采用镍基合金粉末或钴基合金粉末或铁基合金粉末。

制备工艺中，通过喷砂在工件表面形成的粗糙表面可提高合金粉末熔化时的润湿性，从而提高复合涂层与工件的基体表面结合的紧密度；通过涂层预制备工序可快速、均匀地将自熔性合金粉末附着在工件表面上；在空气炉内将工件加热至合金粉末的重熔温度，相比于原来的真空炉内重熔，设备便宜、生产成本低，克服了不能在空气炉内重熔的难题。涂层中添加助渗剂使得重熔层与基体的结合牢固，耐腐耐磨性能好；熔化的合金粉料在润湿基体的同时与基体发生相互溶解、扩散的冶金结合。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其特征在于：所述的制备工艺包括以下步骤：

A)、在基体表面上做喷砂处理，去除基体表面的氧化物并形成粗糙表面；涂层粉末合金浆料制备：将所需的合金粉末和粘结剂混合成涂层粉末合金浆料；

B)、涂层预制备：将涂层粉末合金浆料均匀的涂在基体的表面上；

C)、炉内烘干：将涂有涂层粉末合金浆料的基体放置到炉内烘干处理，将涂层粉末合金浆料中的粘结剂蒸发掉；

D)、密封涂层隔氧：用玻璃胶涂在烘干的涂层表面上，以起到隔绝空气的作用；

E)、炉内重熔：在空气炉内将基体加热至合金粉末的重熔温度，在基体表面形成烧结层；

F)、冷却处理；

所述的步骤A)中在合金粉末中添加助渗剂，涂层粉末合金浆料组份按重量百分比计，分别为95％合金粉末、1％助渗剂、4％粘结剂。

2.如权利要求1所述的复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其特征在于：所述的步骤C)中炉内烘干温度控制在170-200℃，烘干时间控制在50-70分钟。

3.如权利要求1所述的复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其特征在于：所述的步骤D)中的玻璃胶为1100-1300℃高温硅胶。

4.如权利要求1所述的复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其特征在于：所述的粘结剂为甘油。

5.如权利要求1所述的复合涂层的空气炉内烧结制备工艺，其特征在于：所述的助渗剂为氯化铵。