CN108531849A - 锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

一种锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：净化处理；S2：局部粗化处理；S3：预热；S4：等离子喷涂：选用200‑300目三氧化二铝陶瓷粉末作为涂层材料，采用等离子喷枪产生的等离子喷流，把数微米至数十微米的三氧化二铝陶瓷粉末加热并加速，在熔融或接近熔融状态下喷向经过S3处理的轮毂的胎圈座位置表面形成涂层，喷涂过程中采用压缩空气对所述轮毂进行强制冷却，喷涂距离为100‑120mm，涂层厚度为0.1‑0.2mm，送粉量为8g/s，粒子速度为250‑280m/s；S5：封孔，采用环氧树脂材料对经过S4处理的轮毂进行封孔处理。

Description

锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺
技术领域
本发明涉及热喷涂领域，关于是一种材料表面强化和表面改性的技术，特别涉及一种锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺。
背景技术
轮毂，别名轮圈，即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。常见的汽车轮毂有钢质轮毂及铝合金质轮毂。钢质轮毂的强度高，常用于大型载重汽车；但钢质轮毂质量重，外形单一，不符合如今低碳、时尚的理念，正逐渐被铝合金轮毂替代。但由于铝合金材质较软，在使用过程中轮胎与轮毂接触位置相对运动导致轮毂胎圈座位置出现磨损，缩短了轮毂的使用寿命及安全性。为了解决该问题故开发了一种新工艺，以提高产品该位置的耐磨性、强度等。
发明内容
本工艺发明的目的是为了克服目前已有技术的难点和缺点，提供一种新的思路，采用锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺来拟补铝合金材料表面强度不足的难点，延缓胎圈座的磨损。
本发明采用以下技术方案来实现：一种锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，包括以下步骤：
S1：净化处理：对待喷涂的轮毂表面依次进行热水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、钝化、水洗、去离子水水洗、烘干；
S2：局部粗化处理：采用抛丸机对经过S1处理的轮毂的胎圈座位置表面进行粗化处理，使表面粗糙度达到Ra6.3-12.5μm；
S3：预热：采用加热炉对经过S2处理的轮毂进行预热，炉气温度设定为200-250℃；
S4：等离子喷涂：选用200-300目三氧化二铝陶瓷粉末作为涂层材料，采用等离子喷枪产生的等离子喷流，把数微米至数十微米的三氧化二铝陶瓷粉末加热并加速，在熔融或接近熔融状态下喷向经过S3处理的轮毂的胎圈座位置表面形成涂层，喷涂过程中采用压缩空气对所述轮毂进行强制冷却，喷涂距离为100-120mm，涂层厚度为0.1-0.2mm，送粉量为8g/s，粒子速度为250-280m/s；
S5：封孔，采用环氧树脂材料对经过S4处理的轮毂进行封孔处理。
优选地，在所述S4中，等离子弧温度高于11000℃，在喷嘴出口处焰流速度为1000-2000m/s，但迅速衰减，三氧化二铝陶瓷粉末由送粉气送入火焰中融化，并由焰流加速使粉末射流速度高于150m/s，从而喷射到所述轮毂上形成涂层。
优选地，在所述S4中，等离子喷枪在进行喷涂时，电弧功率为60KW，送粉气包括主气和辅气，主气采用N2，辅气采用H2，N2与H2质量比例为 92:8。
优选地，在所述S1中，热水洗具体为采用60℃的热水进行喷淋清洗，时间为3秒。
优选地，在所述S1中，碱洗具体为采用由低碱性清洗剂与水按照1： 0.02-1:0.05的浓度比例混合配制成的低碱性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，低碱性清洗剂包括三聚磷酸钠、表面活性剂、消泡剂。
优选地，在所述S1中，酸洗具体为采用由酸性清洗剂与水按照1:0.01 的浓度比例混合配制成的酸性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，酸性清洗剂包括以下成分：聚氧乙烯酚醚类非离子型活性剂、无机物、缓蚀剂。
优选地，在所述S1中，钝化具体为无铬钝化剂对所述轮毂进行钝化处理。
优选地，采用等离子喷枪加持在机械手上结合回转控制沿轴向均匀移动。
本发明与现有技术相比有益的效果是：采用锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺是对铝合金表面强化改性的一次新的尝试，强化后的轮毂胎圈座位置表面涂层硬度可达到HV800以上，采用本工艺发明，相较于未处理产品使用寿命增加30％以上，可大大延缓轮胎对该位置的磨损，增加了轮毂的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
本实施例提供的是一种锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，包括以下步骤：S1：净化处理：对待喷涂的轮毂表面依次进行热水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、钝化、水洗、去离子水水洗、烘干；在碱洗、酸洗、钝化之后分别再进行一次水洗主要是为了将轮毂上的残留成分清洗干净，防止对下面步骤造成影响。S2：局部粗化处理：采用抛丸机对经过S1处理的轮毂的胎圈座位置表面进行粗化处理，采用抛丸机不仅能去除表面的氧化物和粘结物,还能使工件表面达到一定的表面质量要求；S3：预热：采用加热炉对经过S2 处理的轮毂进行预热，炉气温度控制在200-250℃范围内，温度的控制可以有效消除产品表面水分同时减少基材与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力，避免由此导致的涂层开裂；S4：选用200-300目三氧化二铝陶瓷粉末作为涂层材料，采用等离子喷枪产生的等离子喷流，把数微米至数十微米的三氧化二铝陶瓷粉末加热并加速，在熔融或接近熔融状态下喷向经过S3处理的轮毂的胎圈座位置表面形成涂层，喷涂过程中采用压缩空气对所述轮毂进行强制冷却，喷涂距离为100-120mm，涂层厚度为0.1-0.2mm，送粉量为8g/s，粒子速度为250-280m/s；S5：封孔，采用环氧树脂材料对经过S4处理的轮毂进行封孔处理，更有效避免了腐蚀性介质渗入涂层的空隙而腐蚀轮毂，提高了其防腐蚀性能。
在S4中，等离子弧温度高于11000℃，在喷嘴出口处焰流速度为 1000-2000m/s，但迅速衰减，三氧化二铝陶瓷粉末由送粉气送入火焰中融化，并由焰流加速使粉末射流速度高于150m/s，从而喷射到轮毂上形成涂层。
在S4中，等离子喷枪在进行喷涂时，电弧功率为60KW，送粉气包括主气和辅气，主气采用N2，辅气采用H2，N2与H2质量比例为92:8。根据可用性和经济性，N2价格更为便宜，且离子焰热焓高，传热快，利于粉末的加热和融化。
在S1中，热水洗具体为采用60℃的热水进行喷淋清洗，时间为3秒。
在S1中，碱洗具体为采用由低碱性清洗剂与水按照1：0.02-1:0.05的浓度比例混合配制成的低碱性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，低碱性清洗剂包括三聚磷酸钠、表面活性剂、消泡剂。
在S1中，酸洗具体为采用由酸性清洗剂与水按照1:0.01的浓度比例混合配制成的酸性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，酸性清洗剂包括以下成分：聚氧乙烯酚醚类非离子型活性剂、无机物、缓蚀剂。
在S1中，钝化具体为无铬钝化剂对所述轮毂进行钝化处理。
采用等离子喷枪加持在机械手上结合回转控制沿轴向均匀移动。保护操作员的人身安全。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：净化处理：对待喷涂的轮毂表面依次进行热水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗、钝化、水洗、去离子水水洗、烘干；
S2：局部粗化处理：采用抛丸机对经过S1处理的轮毂的胎圈座位置表面进行粗化处理，使表面粗糙度达到Ra6.3-12.5μm；
S3：预热：采用加热炉对经过S2处理的轮毂进行预热，炉气温度设定为200-250℃；
S4：等离子喷涂：选用200-300目三氧化二铝陶瓷粉末作为涂层材料，采用等离子喷枪产生的等离子喷流，把数微米至数十微米的三氧化二铝陶瓷粉末加热并加速，在熔融或接近熔融状态下喷向经过S3处理的轮毂的胎圈座位置表面形成涂层，喷涂过程中采用压缩空气对所述轮毂进行强制冷却，喷涂距离为100-120mm，涂层厚度为0.1-0.2mm，送粉量为8g/s，粒子速度为250-280m/s；
S5：封孔，采用环氧树脂材料对经过S4处理的轮毂进行封孔处理。
2.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S4中，等离子弧温度高于11000℃，在喷嘴出口处焰流速度为1000-2000m/s，但迅速衰减，三氧化二铝陶瓷粉末由送粉气送入火焰中融化，并由焰流加速使粉末射流速度高于150m/s，从而喷射到所述轮毂上形成涂层。
3.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S4中，等离子喷枪在进行喷涂时，电弧功率为60KW，送粉气包括主气和辅气，主气采用N2，辅气采用H2，N2与H2质量比例为92:8。
4.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S1中，热水洗具体为采用60℃的热水进行喷淋清洗，时间为3秒。
5.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S1中，碱洗具体为采用由低碱性清洗剂与水按照1：0.02-1:0.05的浓度比例混合配制成的低碱性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，低碱性清洗剂包括三聚磷酸钠、表面活性剂、消泡剂。
6.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S1中，酸洗具体为采用由酸性清洗剂与水按照1:0.01的浓度比例混合配制成的酸性水溶液对所述轮毂进行喷淋清洗，酸性清洗剂包括以下成分：聚氧乙烯酚醚类非离子型活性剂、无机物、缓蚀剂。
7.根据权利要求1所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，在所述S1中，钝化具体为无铬钝化剂对所述轮毂进行钝化处理。
8.根据权利要求1所述的所述的锻造铝合金轮毂表面等离子热喷涂工艺，其特征在于，采用等离子喷枪加持在机械手上结合回转控制沿轴向均匀移动。
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