CN109868442B - 一种火焰喷涂用棒材的制备方法 - Google Patents

一种火焰喷涂用棒材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:镍‑铜预反应;石墨粉末烘干;配料和棒材压制,其中,镍‑铜预反应将镍粉和铜粉进行混合后与碳酰胺进行混合,之后在通入氨气的炉中保温一段时间后过筛,棒材压制步骤将配好的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌及压制后,自然干燥至具有一定强度后,放入烘箱中按一定温度制度进行烘干处理,然后自然冷却即可得到最终产品。该火焰喷涂用棒材的制备方法工艺简单易操作,不需要高温烧结,能耗低,采用该方法制备的棒材组份分布均匀、密度一致,棒材表面光滑,线性好,适用于火焰喷涂,沉积效率高,涂层硬度适中,结合强度高,涂层性能稳定。

Description

一种火焰喷涂用棒材的制备方法
技术领域
本发明涉及热喷涂材料技术领域,特别提供了一种火焰喷涂用棒材的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展,对提高材料的性能和零部件的使用寿命提出了越来越高的要求,而高性能的材料成本急剧上升,迫使人们大力发展表面工程技术,其中热喷涂是表面工程技术的重要组成部分。
热喷涂技术中,采用的原料以粉末材料为主,品种规格众多,而线材、棒材品种则相对较少。当前,随着热喷涂技术的发展,通过对性能各异不同组份的复合,以达到涂层特殊性能的要求方面的研究日益增多。由于复合组份之间性能的重大差异,很难制成适于热喷涂的具有特定结构和组份要求的粉末材料,粉末材料在喷涂过程中,由于粉末粒度、材料复合状态无法实现均匀一致,各组份难以保证同时沉积,无法确保涂层成分与设计一致。
因此,研制一种可用于火焰喷涂的棒材,成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种火焰喷涂用棒材的制备方法,用于制备一种适用于火焰喷涂的棒材,以解决粉末材料在喷涂过程中各组份不能均匀分散,无法保证同时沉积等问题。
本发明提供的技术方案是:一种火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为10~15mm,炉中保温包括在炉温为470~530℃条件下保温4~5h及在炉温820~880℃条件下保温4~5h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在120~150℃条件下烘干4~5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比(75~85):(15~25)搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的20~25%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为1~2.5m/min,棒材直径为3~5mm,长度为400~600mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
50±10℃≥2h;
100±10℃≥2h;
200±10℃≥2h。
优选,步骤1中按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料具体为:
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,将称量好的两种粉料倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
进一步优选,步骤1中向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨具体为:
按重量比50~70:1000称量镍-铜混合料和碳酰胺,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
进一步优选,步骤3具体为:按重量比(75~85):(15~25)量取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
进一步优选,步骤4中石墨及镍铜混合料与水玻璃的混合搅拌为手工搅拌。
本发明提供的火焰喷涂用棒材的制备方法工艺简单易操作,不需要高温烧结,能耗低,采用该方法制备的棒材组份分布均匀、密度一致,棒材表面光滑,线性好,适用于火焰喷涂,沉积效率高,涂层硬度适中,结合强度高,涂层性能稳定。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释,但并不局限本发明。
本发明提供了一种火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为10~15mm,炉中保温包括在炉温为470~530℃条件下保温4~5h及在炉温820~880℃条件下保温4~5h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在120~150℃条件下烘干4~5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比(75~85):(15~25)搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的20~25%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为1~2.5m/min,棒材直径为3~5mm,长度为400~600mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
50±10℃≥2h;
100±10℃≥2h;
200±10℃≥2h。
该火焰喷涂用棒材的制备方法,通过采用镍-铜预反应、引入水玻璃作为粘结剂、磨具压制等步骤,使得复合组份在棒材中能够均匀分散,棒材在喷涂的过程中能够按比例沉积成为涂层,从而有效保障涂层的均匀稳定,该制备方法还可以节省后续高温烧结的工序,操作简单,节约能源。
其中,步骤1中按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料具体为:
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,将称量好的两种粉料倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
其中,步骤1中向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨具体为:
按重量比50~70:1000称量镍-铜混合料和碳酰胺,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
其中,步骤3具体为:按重量比(75~85):(15~25)量取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
其中,步骤4中石墨及镍铜混合料与水玻璃的混合搅拌为手工搅拌。
实施例1
火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比80:20称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为10mm,炉中保温包括在炉温为470℃条件下保温5h及在炉温820℃条件下保温4h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在120℃条件下烘干5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比75:25搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的20%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为2.5m/min,棒材直径为3mm,长度为400mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
40℃,2h;110℃,3h;190℃,2.5h。
实施例2
火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比90:10称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为70:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为15mm,炉中保温包括在炉温为530℃条件下保温4h及在炉温880℃条件下保温5h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在150℃条件下烘干5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比85:15搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的25%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为1m/min,棒材直径为5mm,长度为600mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
60℃,3h;90℃,2.5h;210℃,2h。
实施例3
火焰喷涂用棒材的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比85:15称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为60:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为12mm,炉中保温包括在炉温为500℃条件下保温4.5h及在炉温850℃条件下保温4.5h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在140℃条件下烘干4.5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比80:20搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的22%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为2m/min,棒材直径为4mm,长度为500mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
50℃,3h;100℃,2.5h;200℃,2h。
实施例4
取实施例1至3中制得的棒材各1000根,进行测试,测试结果显示,棒材强度均值为10.33MPa,棒材硬度均值为70.83HR15Y。
实施例5
取实施例1至3中制得的棒材,分别用于火焰喷涂,结果显示,棒材在喷涂的过程中能够按比例沉积成为涂层,涂层硬度适中,结合强度高,涂层性能稳定。

Claims (5)

1.一种火焰喷涂用棒材的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:镍-铜预反应
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料;
向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨后倒入料盘并装入炉中保温,得料块,其中,在炉中保温过程中,向炉中通入氮气,料盘中粉料的厚度为10~15mm,炉中保温包括在炉温为470~530℃条件下保温4~5h及在炉温820~880℃条件下保温4~5h;
将料盘中的料块过400目标准筛,得镍-铜预反应料;
步骤2:石墨粉末烘干
将石墨粉末倒入浅盘中,放入烘箱中,在120~150℃条件下烘干4~5h,冷却后过400目标准筛,得石墨粉末烘干料;
步骤3:配料
取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,按重量比(75~85):(15~25)搅拌混磨,得石墨及镍铜混合料;
步骤4:棒材压制
将步骤3中得到的石墨及镍铜混合料与水玻璃进行混合搅拌,直至获得均匀有塑性的膏状混合物,其中,水玻璃的加入量为石墨及镍铜混合料质量的20~25%;
将上述膏状混合物放入模具中进行压制,压制速度为1~2.5m/min,棒材直径为3~5mm,长度为400~600mm;
将压制出的棒材放入铺有石墨的盘中,先在空气中进行自然干燥,然后放入烘箱中烘干,之后自然冷却,得最终产品,其中,烘干条件如下:
50±10℃≥2h;
100±10℃≥2h;
200±10℃≥2h。
2.按照权利要求1所述的火焰喷涂用棒材的制备方法,其特征在于:步骤1中按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,充分搅拌混磨后,得镍-铜混合料具体为:
按重量比(80~90):(10~20)称量镍、铜粉料,将称量好的两种粉料倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
3.按照权利要求1所述的火焰喷涂用棒材的制备方法,其特征在于:步骤1中向上述镍-铜混合料中加入碳酰胺,镍-铜混合料与碳酰胺的重量比为50~70:1000,充分搅拌混磨具体为:
按重量比50~70:1000称量镍-铜混合料和碳酰胺,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
4.按照权利要求1所述的火焰喷涂用棒材的制备方法,其特征在于:步骤3具体为:按重量比(75~85):(15~25)量取步骤1及步骤2中得到的镍-铜预反应料及石墨粉末烘干料,倒入浅盘中手工初步搅拌后,倒入桶型聚氨酯罐中,混合料体积不超过聚氨酯罐容积的1/3,同时,向罐中加入重量占混合料重量30~40%的不锈钢研磨介质,并通过搅拌器进行搅拌,其中,搅拌速度为40~50r/min,搅拌时间不少于8小时。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的火焰喷涂用棒材的制备方法,其特征在于:步骤4中石墨及镍铜混合料与水玻璃的混合搅拌为手工搅拌。
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