CN112536574A - 一种利用冷喷涂连接异质材料的方法 - Google Patents

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李羿含
张清贵
李星彤
王亮
徐建
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
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Abstract

本发明提供一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,其不同之处在于,所述冷喷涂连接异质材料的方法包括如下步骤:步骤S1:将不同基材进行喷砂处理;步骤S2:采用冷喷涂将金属粉末分别喷涂在不同基材的表面后进行喷丸处理,得到涂层C与涂层D;步骤S3:焊接涂层C与涂层D;其中,涂层C与涂层D所用的金属粉末相同。与现有技术相比,本发明的有益效果在于:在两涂层连接之前采用喷丸工艺,是涂层与基材连接性更为优良。

Description

一种利用冷喷涂连接异质材料的方法
技术领域
本发明属于材料加工领域,具体涉及一种利用冷喷涂连接异质材料的方法。
背景技术
在航空航天、电力电子,能源交通等领域,各种材料的是不可或缺的支撑材料。不同的材料由于不同的特性具有互补的特性,如高分子材料具有韧性强但导电性弱,而金属材质则拥有优良的导电性,为使不同的材质性能进行弥补,将不同基材进行连接。
如申请号为202010018213.2的中国专利,将不同的材质通过一种连接材质进行连接,但是由于连接材质与不同基材的匹配性能并不一样,因此采用相同的工艺会导致与连接材质与基材的连接度不一致,导致该方法在一定的应用范围受到限制。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种利用冷喷涂连接异质材料的方法。
具体技术方案如下:
一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,其不同之处在于,所述冷喷涂连接异质材料的方法包括如下步骤:
步骤S1:将不同基材进行喷砂处理;
步骤S2:采用冷喷涂将金属粉末分别喷涂在不同基材的表面后进行喷丸处理,得到涂层C与涂层D;
步骤S3:焊接涂层C与涂层D;
其中,涂层C与涂层D所用的金属粉末相同。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:在两涂层连接之前采用喷丸工艺,是涂层与基材连接性更为优良。
进一步,所述步骤S1中,将不同基材的喷砂处理至粗糙度值为5~13。
进一步,所述步骤S2中,所述的冷喷涂的工艺参数:主气压力为0.8~4MPa,主气温度为250℃~1000℃,喷涂距离为30~35mm,喷枪移动速度为25mm/s~70mm/s。
进一步,所述步骤S2中,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为90~120M,喷射压力为0.2~0.25MPa。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于,将喷丸处理控制在此范围内,可以提高致密性及连接强度。
进一步,所述涂层C与涂层D采取相同或不同的喷丸工艺。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于:如果连接材料与两种基材连接性差异不大的情况下,可以采用同一种喷丸工艺,反之,采用不同的喷丸工艺进行弥补,基材不同带来的差异性。
进一步,所述步骤S3中,所述涂层C与所述涂层D的焊缝不大于3mm。
进一步,所述不同基材分别为钛合金基体与碳纤维基体,所述金属粉末为铜。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,送粉气压为2.5MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为100M,喷射压力为0.2MPa。
提供碳纤维基体,用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为100M,喷射压力为0.2MPa。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为2mm。
实施例2
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,送粉气压为2.5MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为100M,喷射压力为0.2MPa,形成涂层C。
提供碳纤维基体,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层D。
在本步骤中,用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为120M,喷射压力为0.25MPa,形成涂层D。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为2mm。
实施例3
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为100M,喷射压力为0.2MPa,形成涂层C。
提供碳纤维基体,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层D。
在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层D。
在本步骤中,用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为120M,喷射压力为0.25MPa,形成涂层D。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为4mm。
实施例4
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为100M,喷射压力为0.2MPa,形成涂层C。
提供碳纤维基体,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层D。
在本步骤中,用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为80M,喷射压力为0.25MPa,形成涂层D。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为2mm。
实施例5
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为80M,喷射压力为0.2MPa,形成涂层C。
提供碳纤维基体,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,再进行喷丸处理,形成涂层C。
用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,所述喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为120M,喷射压力为0.25MPa,形成涂层D。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为3mm。
对比例1
本实施例提一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,包括如下步骤:
提供钛合金基体。在本步骤中,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra7,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,形成涂层C。
在本步骤中,主气压力为1MPa,送粉气压为2.5MPa,主气温度为400℃,喷涂距离为30mm,喷枪移动速度为30mm/s,形成涂层C。
提供碳纤维基体,预先将钛合金基体的需喷涂表面喷砂处理至表面粗糙度值Ra8,冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,采用高压气体(压缩空气)携带铜粉冷喷涂钛合金基体的表面,沉积,形成涂层D。
在本步骤中,用冷喷涂方法在待焊接面上沉积2mm的铜涂层。冷喷涂喷枪采用laval喷嘴,喷涂参数为:喷涂距离20mm,喷枪移动速度为60mm/s,主气压力为4.0MPa,气体温度为500℃,形成涂层D。
激光焊接方法,一次将两种材料进行连接,焊缝为2mm。
实施例6
按照《GB/T2651-2008焊接接头拉伸试验方法》国家标准,将喷好的试样在万能试验机进行拉伸力学测试。
测试结果如表1所示。
表1拉伸力测试结果
Figure BDA0002811034690000061
Figure BDA0002811034690000071
从表1测试结果可以看出,本实施例与对比例1而言,采用了喷丸工艺,两者比较而言,本发明拉伸力测试结果更加优良。
与此同时,对于不同基质的材质而言,连接时,采用不同的喷丸工艺,其拉伸效果更加优良。
更进一步,当材质为钛合金基体与碳纤维基体时,喷丸处理的工艺参数为:钢珠粒度为90~120M,喷射压力为0.2~0.25MP时,效果更加。
在进行焊接时,焊缝控制在不大于3mm时,焊接的效果更好,拉伸力测试结果更佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述冷喷涂连接异质材料的方法包括如下步骤:
步骤S1:将不同基材进行喷砂处理;
步骤S2:采用冷喷涂将金属粉末分别喷涂在不同基材的表面后进行喷丸处理,得到涂层C与涂层D;
步骤S3:焊接涂层C与涂层D;
其中,涂层C与涂层D所用的金属粉末相同。
2.根据权利要求1所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述步骤S1中,将不同基材的喷砂处理至粗糙度值为5~13。
3.根据权利要求1所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述的冷喷涂的工艺参数:主气压力为0.8~4MPa,主气温度为250℃~1000℃,喷涂距离为30~35mm,喷枪移动速度为25mm/s~70mm/s。
4.根据权利要求1所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述喷丸处理的工艺参数为:所述喷丸的具体工艺参数:钢珠粒度为90~120M,喷射压力为0.2~0.25MPa。
5.根据权利要求1或4所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述涂层C与涂层D采取相同或不同的喷丸工艺。
6.根据权利要求1所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述涂层C与所述涂层D的焊缝不大于3mm。
7.根据权利要求1所述的利用冷喷涂连接异质材料的方法,其特征在于,所述不同基材分别为钛合金基体与碳纤维基体,所述金属粉末为铜。
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