本發明涉及滑動軸承巴氏合金減磨層的制備及修復技術領域，特別涉及一種軸瓦鋼背噴涂巴氏合金涂層的方法。

背景技術：

錫基巴氏合金是制造大型滑動軸承軸瓦內襯減磨層的關鍵材料。軸瓦的質量主要取決于內襯層的制備與復合技術；制備技術不同，合金層的成分、第二相形態以及復合界面的結合特性都各不相同，致使軸瓦質量及使用性能存在差別。傳統的制備與復合方法主要有澆鑄法、堆焊法、熱噴涂法等。澆鑄法容易產生元素偏析、硬質相偏析及異常長大等問題；此外還存在產品質量不穩定、貴金屬浪費、環境污染等問題。堆焊法焊接火焰溫度高，工藝質量不易精確控制，易發生不均勻熔融，出現假焊、虛焊等現象；還可能出現氧化、夾雜、氣孔等問題，使堆焊層脆化。熱噴涂法的噴涂溫度高，采用合金粉體喂料時很容易發生粘槍賭槍現象而使設備無法連續工作；采用合金絲材喂料時，為避免脆斷，要使用砷等有毒元素且熔煉工藝復雜，環境污染壓力增大。

與熱噴涂相比，近年來發展起來的冷噴涂技術具有顆粒加速快、加熱溫度低的特點。固-氣兩相流通過拉法爾噴嘴被加速，高速飛行顆粒以固體狀態撞擊基體發生劇烈塑性變形、產生金屬射流及射流混合而實現有效沉積與結合。因此結合強度高，沉積過程對基體的熱影響小；沉積體不易發生氧化及組織變化，沉積體中能夠保持與粉體相似的組織結構；內部熱應力小，沉積效率高；粉體成份調控范圍大，可有效避免了粘槍賭槍現象的發生。另外與熱噴涂相似可通過機械手驅動噴槍實現大面積、復雜形狀表面的噴涂，加工靈活，適應性。

技術實現要素：

本發明的目的就是克服現有技術的不足，提供了一種軸瓦鋼背噴涂巴氏合金涂層的方法，采用霧化粉體喂料通過冷噴涂獲得成分均勻、晶粒及第二相細小彌撒分布且均勻致密的涂層組織結構，輔以掛錫層的設置和噴涂后熱處理獲得良好的界面結合特性；可應用于巴氏合金滑動軸承軸瓦內襯減磨層的制造與修復再制造。

本發明一種軸瓦鋼背噴涂巴氏合金涂層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、軸瓦鋼背去除氧化皮；

步驟二、所述軸瓦鋼背進行掛錫處理；

步驟三、以Sn基和Pb基巴氏合金粉末為喂料，用冷噴涂方法在所述軸瓦鋼背表面噴涂巴氏合金涂層；巴氏合金粉體采用粒徑為10-70微米的巴氏合金粉末；

步驟四、將經過步驟三處理后的所述軸瓦鋼背進行熱處理，加強巴氏合金涂層在所述軸瓦鋼背的表面附著。

進一步的，步驟一中，所述軸瓦鋼背去除氧化皮的方法為：經過噴砂或酸洗。

進一步的，步驟二中，所述軸瓦鋼背進行掛錫處理的方法為：將經過步驟一處理過的所述軸瓦鋼背用水清洗，之后進行熔劑處理；采用的熔劑由氯化鋅和氯化銨組成，熔劑配制成水溶液；所述軸瓦鋼背經過熔劑處理后，放入300℃-350℃的熔錫中浸鍍，浸鍍時間1-3min；取出空冷至室溫。

進一步的，步驟三中，冷噴涂時，將所述軸瓦鋼背工件固定在數控移動工作平臺上，噴槍固定不動，所述移動工作平臺以設定速度運動，通過掃描搭接制備巴氏合金涂層。

進一步的，步驟三中，冷噴涂時將所述軸瓦鋼背工件不動，通過機械手持噴槍掃描搭接制備巴氏合金涂層。

進一步的，步驟三中，冷噴涂的技術參數為：噴涂距離5-50mm，噴涂氣體壓力0.5-2.8MPa，噴涂氣體溫度20-220℃，噴涂速度200-400mm/min，送粉率1-100g/min，送粉方式為噴管上游和下游2種送粉方式；送粉氣體為氮氣或空氣。

進一步的，步驟四中，所述熱處理工藝為：將所述軸瓦鋼背放入熱處理爐中，升溫后保溫，保溫溫度為80-250℃，保溫時間為1-10小時；然后冷卻至室溫出爐。

進一步的，步驟三中，巴氏合金粉體以Sn基和Pb基巴氏合金錠為原料，通過真空熔煉和氮氣霧化制粉獲得。

進一步的，制得的巴氏合金涂層的厚度為0.1-3mm。

本發明一種軸瓦鋼背巴氏合金涂層的修復方法，使用以上所述方法對軸瓦鋼背進行合金涂層修復處理。

本發明的有益效果為：采用霧化粉體喂料通過冷噴涂獲得成分均勻、晶粒及第二相細小彌撒分布且均勻致密的涂層組織結構，輔以掛錫層的設置和噴涂后熱處理獲得良好的界面結合特性；克服了傳統的澆鑄法、堆焊法及熱噴涂法等技術中存在的組織均勻性差、熱沖擊、應力與開裂、氧化燒損的缺陷；提升軸瓦構件制備質量及水平，減少燒瓦頻率，降低停機過臨界振動，提高軸承傳動單元的平穩性、準確性、可靠性及服役壽命；方法快速高效、綠色環保，可廣泛用于軸瓦制造與修復，具有良好的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1所示為本發明實施例中經過處理的軸瓦鋼背橫截面上巴氏合金涂層/掛錫層/鋼背界面結構圖。

圖2所示為巴氏合金涂層橫截面組織結構圖。

圖3所示為巴氏合金涂層的X射線衍射結果圖。

具體實施方式

下文將結合具體附圖詳細描述本發明具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。

本發明一種軸瓦鋼背噴涂巴氏合金涂層的方法，包括如下步驟：

步驟一、軸瓦鋼背去除氧化皮；

步驟二、所述軸瓦鋼背進行掛錫處理；

步驟三、以Sn基和Pb基巴氏合金粉末為喂料，用冷噴涂方法在所述軸瓦鋼背表面噴涂巴氏合金涂層；巴氏合金粉體采用粒徑為10-70微米的巴氏合金粉末；

步驟四、將經過步驟三處理后的所述軸瓦鋼背進行熱處理，加強巴氏合金涂層在所述軸瓦鋼背的表面附著。

步驟一中，所述軸瓦鋼背去除氧化皮的方法為：經過噴砂或酸洗。

步驟二中，所述軸瓦鋼背進行掛錫處理的方法為：將經過步驟一處理過的所述軸瓦鋼背用水清洗，之后進行熔劑處理；采用的熔劑由氯化鋅和氯化銨組成，熔劑配制成水溶液；所述軸瓦鋼背經過熔劑處理后，放入300℃-350℃的熔錫中浸鍍，浸鍍時間1-3min；取出空冷至室溫。

步驟三中，冷噴涂時，將所述軸瓦鋼背工件固定在數控移動工作平臺上，噴槍固定不動，所述移動工作平臺以設定速度運動，通過掃描搭接制備巴氏合金涂層。

步驟三中，冷噴涂時將所述軸瓦鋼背工件不動，通過機械手持噴槍掃描搭接制備巴氏合金涂層。

步驟三中，冷噴涂的技術參數為：噴涂距離5-50mm，噴涂氣體壓力0.5-2.8MPa，噴涂氣體溫度20-220℃，噴涂速度200-400mm/min，送粉率1-100g/min，送粉方式為噴管上游和下游2種送粉方式；送粉氣體為氮氣或空氣。

步驟四中，所述熱處理工藝為：將所述軸瓦鋼背放入熱處理爐中，升溫后保溫，保溫溫度為80-250℃，保溫時間為1-10小時；然后冷卻至室溫出爐。

步驟三中，巴氏合金粉體以Sn基和Pb基巴氏合金錠為原料，通過真空熔煉和氮氣霧化制粉獲得。

制得的巴氏合金涂層的厚度為0.1-3mm。

實施例

涂層材料采用市場上出售的巴氏合金粉末，粉體粒度及主要成分為：粒徑在20-40微米的巴氏合金粉，其主要成分為Sn，余量：3.5％≤Cu≤4.5％，7.5％≤Sb≤8.5％。

軸瓦鋼背基體材料采用45號鋼，噴涂前將基體進行酸洗去除氧化皮，然后用水清洗。之后進行熔劑處理，溶劑主要由氯化鋅和氯化銨組成，熔劑配成較濃的水溶液(氯化鋅及氯化銨組成比例為25：1，水溶液濃度為85％)；經熔劑處理的基體進入310℃的熔錫中浸鍍，浸鍍時間1min；然后取出空冷至室溫。

噴涂時把基體工件固定在數控移動工作平臺上，噴槍固定在工作平臺的垂直正上方。噴涂時平臺以一定的速度沿X軸方向移動，掃描形成一道涂層，一道掃描結束后平臺沿著Y軸方向移動一個道次的寬度，再沿X軸以同樣速度反向移動形成道次搭接，各道次反復搭接形成較大面積涂層；最后在上述掛錫層上冷噴涂生成厚度為0.5毫米的巴氏合金涂層。

具體的冷噴涂工藝參數為：噴涂加速氣體和送粉氣體均為氮氣，噴涂溫度50℃，噴涂壓力為1.5MPa，噴涂距離20mm，送粉器轉數0.3rpm/min，送粉方式為噴管上游送粉，工作平臺移動速度為300mm/min。

對噴涂工件進行熱處理，隨爐升溫至200℃，保溫4小時，然后隨爐冷卻至室溫取出。

制備噴涂工件橫截面試樣，采用掃描電鏡觀察和分析巴氏合金涂層的微觀組織，橫截面上噴涂層/掛錫層/鋼背界面結構如圖1所示，噴涂層橫截面組織結構如圖2所示，巴氏合金涂層的X射線衍射結果如圖3所示。可以看出，掛錫工件上巴氏合金涂層的組織均勻致密，掛錫層與工件基體界面結合優良，特別是巴氏合金層與掛錫層的界面也結合優良。X射線衍射分析發現巴氏合金涂層保持了巴氏合金粉末的成分與結構，沒有氧化夾雜產生；冷噴涂巴氏合金涂層的顯微硬度為33.9HV，熱處理后為23.4HV；冷噴涂巴氏合金涂層的平均結合強度為10.2MPa；熱處理后結合強度上升到13.1MPa。在潤滑條件下，冷噴涂巴氏合金涂層耐磨性能好，環塊磨損率低而磨輪幾乎沒有磨損；涂層磨損表面出現犁溝，局部有平整的磨損碎屑產生，巴氏合金涂層的磨損方式為磨粒磨損和粘著磨損相結合。熱處理后，摩擦系數和環塊的磨損量較熱處理前均有所降低，犁溝數量減少，涂層的磨損方式為磨粒磨損為主，兼有少量的粘著磨損的特征，涂層耐磨性較熱處理前有了較大提高。

本發明的有益效果為：采用霧化粉體喂料通過冷噴涂獲得成分均勻、晶粒及第二相細小彌撒分布且均勻致密的涂層組織結構，輔以掛錫層的設置和噴涂后熱處理獲得良好的界面結合特性；克服了傳統的澆鑄法、堆焊法及熱噴涂法等技術中存在的組織均勻性差、熱沖擊、應力與開裂、氧化燒損的缺陷；提升軸瓦構件制備質量及水平，減少燒瓦頻率，降低停機過臨界振動，提高軸承傳動單元的平穩性、準確性、可靠性及服役壽命；方法快速高效、綠色環保，可廣泛用于軸瓦制造與修復，具有良好的經濟效益和社會效益。

本文雖然已經給出了本發明的幾個實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發明精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本發明權利范圍的限定。