專利名稱：一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，尤其涉及一種易于形成金屬間化合物的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，屬于金屬涂層技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬間化合物是一種介于金屬和陶瓷之間的，具有優(yōu)異高溫性能的材料，尤其是鐵鋁金屬間化合物，不僅具有優(yōu)良的抗氧化、抗硫化性能，抗腐蝕性和較高的高溫強(qiáng)度，并且不含貴重金屬元素，制備成本較低，具有非常廣泛的用途。然而，金屬間化合物存在脆性大的致命弱點(diǎn)，難以加工成型，阻礙了應(yīng)用發(fā)展。電弧噴涂粉芯絲材的出現(xiàn)為金屬間化合物的發(fā)展提供了新的契機(jī)，利用粉芯絲材電弧噴涂技術(shù)在結(jié)構(gòu)材料上獲得含有金屬間化合物成分的涂層，既能避開鐵鋁金屬間化合物加工成型困難，又能充分發(fā)揮其抗高溫硫化、氧化及抗高溫腐蝕等優(yōu)異性能，使其在工業(yè)上得到大面積推廣應(yīng)用，前景廣闊。 但是，現(xiàn)階段所采用的高速電弧噴涂的冶金反應(yīng)獲得金屬間化合物涂層，由于熔融粒子冷卻速度太快，冶金反應(yīng)不充分，所得的涂層存在化合物含量太少，性能欠佳等缺陷。因此，還需要強(qiáng)對(duì)金屬間化合物型粉芯絲材的研究，進(jìn)一步完善其配方，優(yōu)化絲材噴涂工藝性以及后處理工藝，提高噴涂層的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述需求，本發(fā)明提供了一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，該芯絲材料成分配制合理，成本適中，涂層制備過程中冶金反應(yīng)充分，鐵鋁金屬間化合物含量高，使涂層具有良好的抗高溫硫化、氧化及抗高溫腐蝕等優(yōu)異性能。本發(fā)明是一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，該芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉40%-70%、鎂粉10%-20%、氧化鐵30%-55%、氯化鉀 2%_4%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)，所述的氯化鉀作為鎂粉的氧化劑使用，鎂粉燃燒后所釋放的熱量使氧化鐵和鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物與剩余鋁粉再次發(fā)生化合反應(yīng)后，形成Fe-Al金屬間化合物，所述的S、P雜質(zhì)含量控制在O. 03%以下。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉45%-55%、鎂粉12%-16%、氧化鐵35%_45%、氯化鉀2%_3%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的芯絲材料中各成分均為微粉狀顆粒，其中，鋁粉粒度約為50目、鎂粉和氯化鉀的粒度約為60目、氧化鐵粒度約為40目。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物為氧化鋁和單質(zhì)鐵。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的鋁熱反應(yīng)所消耗鋁粉的量約為鋁粉總量的55%-60%。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的Fe-Al金屬間化合物為Fe3Al。本發(fā)明揭示了一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，該芯絲材料成分配制合理，成本適中，涂層制備過程中原材料冶金反應(yīng)充分，制得的鐵鋁金屬間化合物含量高，使涂層具有更好的抗高溫硫化、氧化及抗高溫腐蝕等性能，使制得的零件應(yīng)用更加廣泛。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明提及的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉40%-70%、鎂粉10%-20%、氧化鐵30%-55%、氯化鉀2%_4%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)，所述的氯化鉀作為鎂粉的氧化劑使用，鎂粉燃燒后所釋放的熱量使氧化鐵和鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物與剩余鋁粉再次發(fā)生化合反應(yīng)后，形成Fe-Al金屬間化合物，所述的S、P雜質(zhì)含量控制在O. 03%以下。上述鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料的芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉45%-55%、鎂粉12%-16%、氧化鐵35%_45%、氯化鉀2%_3%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)；芯絲材料中各成分均為微粉狀顆粒，其中，鋁粉粒度約為50目、鎂粉和氯化鉀的粒度約為60目、氧化鐵粒度約為40目。鋁熱反應(yīng)的生成物為A1203和單質(zhì)鐵；其中，A1203化合物集中于涂層外表面，通過砂紙輕磨基體表面，可除去基體外表面的氧化物，該氧化物主要成分為A1203，磨去氧化物的厚度約為lOOum，該工序有利于基材表面熱處理時(shí)，物質(zhì)化合轉(zhuǎn)變更加充分；鋁熱反應(yīng)所消耗鋁粉的量約為鋁粉總量的55%-60%，剩余鋁粉不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鋁熱反應(yīng)過后，其主要成分為A1203、單質(zhì)鐵和過量的鋁粉；
鋁熱反應(yīng)充分后，可實(shí)施熱噴涂，實(shí)施過程中采用氮?dú)庾鳛閲娡苛黧w，可防止多余的鋁粉與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，噴涂距離控制在80mm，角度為90°，氮?dú)饬黧w將燃燒過后的鐵鋁混合料以120m/s的速度噴射到基體表面，噴槍移動(dòng)速度為3mm/s，基體表面可形成厚度約為350um的薄膜涂層；帶涂層冷固后，進(jìn)行基材表面熱處理；熱處理方式為火焰加熱表面熱處理，該工序?qū)嵤┻^程中，噴槍原料選用氧乙炔，噴槍的移動(dòng)速度為lcm/s，其外焰與基材表面的距離為8mm，噴槍與基材表面夾角為45° ;其主要目的是使單質(zhì)鐵和鋁粉發(fā)生化合反應(yīng)，以生成Fe-Al金屬間化合物；該Fe-Al金屬間化合物的主要充分為Fe3Al，F(xiàn)e3Al具有良好的韌性，高溫抗氧化性、耐蝕性和熱硬性。本發(fā)明揭示了一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特點(diǎn)是該芯絲材料成分配制合理，成本適中，涂層制備過程中原材料冶金反應(yīng)充分，制得的鐵鋁金屬間化合物含量高，使涂層具有更好的抗高溫硫化、氧化及抗高溫腐蝕等性能，使制得的零件應(yīng)用更加廣泛。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，該芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉40%-70%、鎂粉10%-20%、氧化鐵30%-55%、氯化鉀 2%_4%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)，所述的氯化鉀作為鎂粉的氧化劑使用，鎂粉燃燒后所釋放的熱量使氧化鐵和鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物與剩余鋁粉再次發(fā)生化合反應(yīng)后，形成Fe-Al金屬間化合物，所述的S、P雜質(zhì)含量控制在0. 03%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，所述的芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉45%-55%、鎂粉12%-16%、氧化鐵35%-45%、氯化鉀2%-3%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，所述的芯絲材料中各成分均為微粉狀顆粒，其中，鋁粉粒度約為50目、鎂粉和氯化鉀的粒度約為60目、氧化鐵粒度約為40目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物為氧化鋁和單質(zhì)鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，所述的鋁熱反應(yīng)所消耗鋁粉的量約為鋁粉總量的55%-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，其特征在于，所述的Fe-Al金屬間化合物為Fe3Al。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，該芯絲材料的主要成分及其百分含量配比如下鋁粉40%-70%、鎂粉10%-20%、氧化鐵30%-55%、氯化鉀 2%-4%，其余為Mn、Si、S、P雜質(zhì)，所述的氯化鉀作為鎂粉的氧化劑使用，鎂粉燃燒后所釋放的熱量使氧化鐵和鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，所述的鋁熱反應(yīng)所得產(chǎn)物與剩余鋁粉再次發(fā)生化合反應(yīng)后，形成Fe-Al金屬間化合物，所述的S、P雜質(zhì)含量控制在0.03%以下。本發(fā)明揭示了一種新型鐵鋁熱噴涂粉芯絲材料，該芯絲材料成分配制合理，成本適中，涂層制備過程中原材料冶金反應(yīng)充分，制得的鐵鋁金屬間化合物含量高，使涂層具有更好的抗高溫硫化、氧化及抗高溫腐蝕等性能，使制得的零件應(yīng)用更加廣泛。
文檔編號(hào)C23C4/06GK102776461SQ201210283790
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者蔣澤鋒 申請(qǐng)人:昆山喬銳金屬制品有限公司