CN108677126A - 一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材及其制备方法，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40～48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4～8wt.％、银2～7wt.％、镍2～6wt.％、纳米碳化硅1.5～6wt.％、纳米氧化铝3～12wt.％、纳米氧化镁1～7wt.％、余量为铁。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材在腐蚀介质中，极易在表面形成氧化物钝化膜，在不降低涂层整体硬度的同时，有力提高涂层的防腐性能；(2)本发明所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备工艺简单，用时短，效率高。

Description

一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材及其制备方法
技术领域
本发明属于材料加工工程技术领域，涉及一种粉芯丝材，具体为一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
背景技术
铝在地壳中的含量位于金属元素中的第一位，资源非常丰富，性能优良，应用范围也极其广泛。由于铝表面极易生成一层薄而致密的氧化膜，可以有效阻止腐蚀介质向金属内部扩散，所以赋予了它优异的耐腐蚀性能，也使得它可以代替钢铁应用于存在一定程度腐蚀的环境里。但是相对于钢铁来说，铝合金作为软质材料，常表现出硬度较低、耐磨损性能较差的缺点，不适于服役在存在磨损的工况环境下。
近年来，非晶材料没有晶界、位错、孔隙等结构缺陷，能使铝基非晶态合金材料具有与钢铁相当的硬度以及优异的防腐耐磨性能，可以克服常规铝合金不耐磨损的技术缺陷。但是传统铝基非晶合金制备工艺存在诸如过于繁琐、生产周期较长、效率偏低等缺点，导致该类材料无法获得更广泛的应用推广。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种制备工艺简单，生产周期简短，且具有良好的硬度及优异的防腐耐磨性能的铝基合金材料，本发明提供了一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
技术方案：一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40～48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4～8wt.％、银2～7wt.％、镍2～6wt.％、纳米碳化硅1.5～6wt.％、纳米氧化铝3～12wt.％、纳米氧化镁1～7wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4wt.％、银2wt.％、镍2wt.％、纳米碳化硅1.5wt.％、纳米氧化铝3wt.％、纳米氧化镁1wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为42％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬5wt.％、银3wt.％、镍3wt.％、纳米碳化硅3wt.％、纳米氧化铝5wt.％、纳米氧化镁2wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬6wt.％、银4wt.％、镍5wt.％、纳米碳化硅4wt.％、纳米氧化铝9wt.％、纳米氧化镁5wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬8wt.％、银7wt.％、镍6wt.％、纳米碳化硅6wt.％、纳米氧化铝12wt.％、纳米氧化镁7wt.％、余量为铁。
以上任一所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2～5小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36V，喷涂电流为120～160A，喷涂距离为180～200mm，喷涂气压为0.7MPa。
有益效果：(1)本发明所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材在腐蚀介质中，极易在表面形成氧化物钝化膜，在不降低涂层整体硬度的同时，有力提高涂层的防腐性能；(2)本发明所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备工艺简单，用时短，效率高。
具体实施方式
实施例1
一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4wt.％、银2wt.％、镍2wt.％、纳米碳化硅1.5wt.％、纳米氧化铝3wt.％、纳米氧化镁1wt.％、余量为铁。
所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36V，喷涂电流为120A，喷涂距离为180mm，喷涂气压为0.7MPa。
实施例2
一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为42％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬5wt.％、银3wt.％、镍3wt.％、纳米碳化硅3wt.％、纳米氧化铝5wt.％、纳米氧化镁2wt.％、余量为铁。
所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合3小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为34V，喷涂电流为130A，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7MPa。
实施例3
一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬6wt.％、银4wt.％、镍5wt.％、纳米碳化硅4wt.％、纳米氧化铝9wt.％、纳米氧化镁5wt.％、余量为铁。
所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合4小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36V，喷涂电流为160A，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7MPa。
实施例4
一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬8wt.％、银7wt.％、镍6wt.％、纳米碳化硅6wt.％、纳米氧化铝12wt.％、纳米氧化镁7wt.％、余量为铁。
所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2～5小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为36V，喷涂电流为160A，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7MPa。
对实施例1～4制备获得的纳米复合粉芯丝材进行检测，结果如下表所示。其中自腐蚀电位和自腐蚀电流均是在4wt.％氯化钠溶液中浸泡7天后的电化学腐蚀试验测试结果。

Claims (6)

1.一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，其特征在于，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40～48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4～8wt.％、银2～7wt.％、镍2～6wt.％、纳米碳化硅1.5～6wt.％、纳米氧化铝3～12wt.％、纳米氧化镁1～7wt.％、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，其特征在于，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为40％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬4wt.％、银2wt.％、镍2wt.％、纳米碳化硅1.5wt.％、纳米氧化铝3wt.％、纳米氧化镁1wt.％、余量为铁。
3.根据权利要求1所述的一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，其特征在于，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为42％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬5wt.％、银3wt.％、镍3wt.％、纳米碳化硅3wt.％、纳米氧化铝5wt.％、纳米氧化镁2wt.％、余量为铁。
4.根据权利要求1所述的一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，其特征在于，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬6wt.％、银4wt.％、镍5wt.％、纳米碳化硅4wt.％、纳米氧化铝9wt.％、纳米氧化镁5wt.％、余量为铁。
5.根据权利要求1所述的一种铝基非晶纳米复合粉芯丝材，其特征在于，所述丝材由纯铝带外皮包裹粉芯制成，所述粉芯占粉芯丝材的质量百分比为48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：铬8wt.％、银7wt.％、镍6wt.％、纳米碳化硅6wt.％、纳米氧化铝12wt.％、纳米氧化镁7wt.％、余量为铁。
6.权利要求1～5任一所述铝基非晶纳米复合粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2～5小时；
(2)选用纯铝带，将其扎成U型，然后将步骤(1)获得的粉末加入U形纯铝带槽中；
(3)将U形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36V，喷涂电流为120～160A，喷涂距离为180～200mm，喷涂气压为0.7MPa。
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