本公開一般涉及噴涂粉末技術領域，具體涉及噴涂粉末修復技術，尤其涉及用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑的方法。

背景技術：

在當今社會中，鋼的用途極其廣泛，如鋼類零件是機器中常用的零件等。鋼類零件的作用也極其廣泛，如45鋼軸用作支承傳動零件，具有傳遞扭矩和承受載荷的作用。在使用時，因在長期的使用情況下，表面會出現磨損或凹坑，造成結構強度下降等不利影響。若通過更換零件來解決上述問題，則會出現拆換困難，維修成本高等問題。因此，大部分廠家會選擇通過熱噴涂技術進行凹坑表面凹坑的修復。其中，等離子噴涂是熱噴涂的一類，是一種材料表面強化和表面改性的技術，可以使凹坑表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。

目前，市場上常用的等離子噴涂粉末，如鎳基合金粉、碳化鎢粉、陶瓷粉末，每公斤幾百元到幾千元不等，價格比較昂貴。同時，在一些涂層性能要求不太高的場合選用上述昂貴的噴涂粉末會增加生產成本，且造成資源的浪費。因此尋求一種噴涂材料價格低廉，又能達到一定噴涂要求的涂層已成為本領域急需解決的問題。

技術實現要素：

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑的方法。

本發明提供一種用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑的方法，包括以下步驟：

s100：通過噴涂機將鋁灰噴涂粉末在凹坑的表面上形成有預設厚度的鋁灰涂層。

本發明提供的用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑的方法，通過鋁灰噴涂粉末在45鋼表面凹坑的表面上形成預設厚度的鋁灰涂層，且鋁灰噴涂涂層具有一定的強度與耐磨性能，實現了對45鋼表面凹坑修復的作用。其中，鋁灰噴涂粉末由傳統鋁灰制備而成，不僅為鋁灰的處理利用提供了新途徑，實現鋁灰的再利用，且與現有技術中常用的鎳基合金粉、碳化鎢粉、陶瓷粉末等噴涂粉末相比，還降低了對45鋼表面凹坑的修復成本。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明實施例提供的用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑方法的流程圖；

圖2為本發明另一實施例提供的用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑方法的流程圖；

圖3為本發明實施例提供的鋁灰噴涂粉末的制備工藝的流程圖；

圖4為本發明另一實施例提供的鋁灰噴涂粉末的制備工藝的流程圖；

圖5為本發明另一實施例提供的鋁灰噴涂粉末的制備工藝的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

請參考附圖1，本實施例提供一種用鋁灰噴涂粉末修復45鋼表面凹坑的方法，包括以下步驟：

s100：通過噴涂機將鋁灰噴涂粉末在凹坑的表面上形成有預設厚度的鋁灰涂層。

在本實施例中，通過鋁灰噴涂粉末在45鋼表面凹坑的表面上形成鋁灰涂層，且鋁灰噴涂涂層具有一定的強度與耐磨性能，實現了對45鋼表面凹坑修復的作用。其中，鋁灰噴涂粉末由傳統鋁灰制備而成，不僅為鋁灰的處理利用提供了新途徑，實現鋁灰的再利用，且與現有技術中常用的鎳基合金粉、碳化鎢粉、陶瓷粉末等噴涂粉末相比，還降低了對45鋼表面凹坑的修復成本。

優選地，在s100之前，還包括s90：通過噴涂機將金屬粘結粉末在凹坑的表面上形成過渡層。

在本優選的實施例中，在凹坑的表面上先噴涂一層過渡層，過渡層位于凹坑表面與鋁灰涂層之間，且過渡層的噴涂材料為金屬粉末。其中過渡層能分別與凹坑的表面、鋁灰涂層之間形成緊密的連接，增加鋁灰涂層在凹坑表面上的連接強度與穩定性。具體地，在噴涂過程中，過渡層的噴涂材料經過軟化后噴涂于凹坑表面上，由于過渡層的噴涂材料在噴出后會與凹坑表面發生撞擊，進而使得過渡層的噴涂材料與凹坑表面皆具有較高的熱量，從而可促進過渡層的噴涂材料向凹坑表面擴散、交叉并形成冶金結合面，從而有效地提高兩者的連接強度。同理，鋁灰涂層的噴涂材料經過軟化后噴涂于過渡層表面上，由于鋁灰涂層的噴涂材料在噴出后會與過渡層發生撞擊，進而使得鋁灰涂層的噴涂材料與過渡層表面材料皆具有較高的熱量，從而可促進鋁灰涂層的噴涂材料向過渡層表面擴散、交叉，在冷卻后過渡層的噴涂材料與鋁灰涂層之間會形成機械結合面，從而有效地提高兩者的連接強度，最終實現提高鋁灰涂層與凹坑表面的連接強度。

請參考附圖2，s100具體包括s101：通過噴涂機將鋁灰噴涂粉末在凹坑的表面上形成有基底鋁灰涂層，基底鋁灰涂層的厚度為預設厚度的一半，然后進行冷卻3-8min；s102：通過噴涂機將鋁灰噴涂粉末在基底鋁灰涂層上形成有頂層鋁灰涂層，頂層鋁灰涂層的厚度為預設厚度一半，且基底鋁灰涂層與頂層鋁灰涂層融合為鋁灰涂層。

在本優選的實施例中，采用兩步噴涂方法進行鋁灰噴涂，具體地：現在凹坑的表面或者過渡層上噴涂基底鋁灰涂層，基底鋁灰涂層的厚度為預設厚度的一半，并將其冷卻處3-8min。然后在基底鋁灰涂層上繼續噴涂另外一半厚度的頂層鋁灰涂層，由于在噴涂頂層鋁灰涂層時，會產生高溫，使得頂層鋁灰涂層與基底鋁灰涂層交融一起形成完整的鋁灰涂層。在本優選的實施例中采用兩步噴涂方法，可避免傳統噴涂工藝中溫度過高而導致的鋁灰涂層以及基板熱膨脹越明顯的問題。

優選地，鋁灰噴涂粉末包括al2o3、aln、al和雜質，其中al2o3的質量百分比為15-40％，aln的質量百分比為0-5％，al的質量百分比為1-10％，其余為雜質，鋁灰粉末的流動性為15-20s/50g，粒度為100-120目，含水率0-0.01％。

本申請中的鋁灰噴涂粉末由電解鋁行業和熔鑄鋁行業產生的鋁灰制備而成，其制備工藝下文有詳細介紹。由于鋁灰中的成分相對比較復雜，且雜質較多，其中還有al元素的成分主要有al2o3、aln、al。且由鋁灰制備而成的鋁灰噴涂粉末主要包括：質量百分比為15-40％的al2o3，質量百分比為0-5％的aln，質量百分比為1-10％的al，其余為雜質。另外，本優選實施例中鋁灰粉末的流動性15-20s/50g，粒度為100-120目，不僅便于鋁灰噴涂粉末在使用過程中松散、易于流動，且從噴嘴噴出時霧化程度好，沒有吐團或吐粉現象的出現，進一步提高鋁灰涂層的密度均勻化。此外，在鋁灰噴涂粉末進行噴涂前，對鋁灰噴涂粉末進行烘干處理，使其含水率0-0.01％，提高鋁灰噴涂粉末的流動性，進而提高鋁灰涂層的性能。

本優選實施例中的鋁灰涂層性能優異，其維氏硬度是45鋼基體材料的2-3倍，且耐酸腐蝕和耐磨損性能均優于45鋼基體。

此外，本申請中還可在鋁灰噴涂粉末添加氧化鉻、氧化鋯、氧化鈦等粉末中一種或者多種混合，粉末粒徑粒度為90-120目。通過增加上述粉末，不僅可增加鋁灰噴涂粉末在噴涂機中的流動性，且粉末粒子在隨著鋁灰噴涂粉末形成涂層的過程中流動，可防止鋁灰噴涂粉末在形成涂層過程中出現結塊的情況，提高了鋁灰涂層的密度均勻化，且還可以降低鋁灰涂層在凹坑表面或者過渡層的邊緣處的張力，提高了鋁灰涂層在凹坑表面或者過渡層的邊緣處的包合能力。

優選地，金屬粘結粉末包括al和ni，其中al的質量百分比為5-20％，ni的質量百分比為80-95％，金屬粘結粉末的流動性為18-22s/50g，粒度為200-325目。

在本優選的實施例中，在噴涂過渡層中，由于噴涂過程中會產生大量的熱量，促進大部分al和ni顆粒在45剛中發生了擴散，即al和ni顆粒分散在鋼體中，使得過渡層與45剛之間形成良好的冶金結合部。此外，另外部分的al和ni顆粒則在45剛表面形成粗糙面并與粗糙面交叉延伸，形成機械結合。本優選的實施例中，通過使用al和ni金屬粘結粉末可使得制備出的過渡層與45剛表面形成冶金與機械結合，顯著增加了過渡層與45剛表面之間的結合強度，且當過渡層的厚度0.08-0.12mm時，過渡層與凹坑表面之間的結合強度可達到25mpa。

優選地，鋁灰涂層的厚度0.9-1.0mm，粘接層的厚度0.08-0.12mm。

在本優選實施例中，鋁灰涂層的厚度0.9-1.0mm，可以使涂層具有較好的結合強度和力學性能。粘接層的厚度0.08-0.12mm，可以保證粘結層與鋁灰涂層和工作面材料之間結合牢靠。

優選地，在s100中，噴涂機的工作參數為：氬氣的流量為2000-2100l/h，送粉電壓為12-13v，送粉量為20-30g/min，電弧電壓55-65v，電弧電流600-650a，噴涂方向與凹坑表面之間形成的線面夾角為60-90°，噴嘴到凹坑表面的距離90-110mm。

在本優選實施例中，當噴涂機的工作參數如上設置時，能夠使得鋁灰涂層厚度比較均勻，鋁灰涂層內部緊實，鋁灰涂層結構穩定。

優選地，在s90中，噴涂機的工作參數為：氬氣流量2000-2100l/h，送粉電壓為10-11v，送粉量20-30g/min，電弧電壓54-57v，電弧電流500-520a，噴涂方向與凹坑表面之間形成的線面夾角為65-75°，噴嘴到凹坑表面的距離90-110mm。

在本實施例中，當噴涂機的工作參數如上設置時，能夠使得過渡層厚度比較均勻，且內部結構緊實，與鋁灰涂層及凹坑表面之間的結合力最佳，進而使得鋁灰涂層與凹坑表面之間連接強度以及穩定性更佳。

優選地，在鋁灰涂層噴涂結束后，讓鋁灰涂層在空氣中充分冷卻至室溫，以利于鋁灰涂層的結構穩定性。

優選地，在s90之前，還包括s70：對凹坑的表面進行除油處理；s80：通過噴砂機對凹坑的表面進行噴砂粗化處理；其中，噴砂用磨料為20-30#棕剛玉，噴砂時的壓力值0.5-0.8mpa。

在本優選的實施例中，粗化處理可理解增加凹坑表面的粗糙度。在對凹坑表面進行噴涂處理之前先對凹坑表面進行粗化處理，可增加粘結層在凹坑表面上的附著力。如：當凹坑表面上經過粗化處理后會形成凹凸不平的溝壑(即形成粗糙面)，軟化后的噴涂材料會填充溝壑并在冷卻后與溝壑咬合于一起，顯著增加粘接層與凹坑表面之間的連接強度。

其中，粗化處理包括通過噴砂機將20-30#棕剛玉對凹坑表面進行噴砂粗化處理，噴砂時的壓力值0.5-0.8mpa，可增加凹坑表面的粗糙程度，增加過渡層在凹坑的附著力。同時通過噴砂還可以去除凹坑表面的銹跡等，以清潔凹坑表面。

在本優選的實施例中，可通過除油劑對凹坑表面進行除油處理，以增加過渡層與凹坑表面之間的連接強度。其中，除油劑如丙酮等。

優選地，在s100之后，還包括s110：對鋁灰涂層進行打磨、拋光處理。

在本優選的實施例中，在冷卻后的鋁灰涂層表面進行打磨、拋光處理，實現對鋁灰涂層表面的修整以增加鋁灰涂層表面的光滑度。

此外，本申請還提供了用鋁灰制備鋁灰噴涂粉末的制備工藝，具體如下：

為了更好地理解本申請提供的用鋁灰制備鋁灰噴涂粉末的制備工藝，本部分先對第一鋁灰以及鋁灰進行相應的介紹，具體如下：

第一鋁灰的來源主要為電解鋁行業中的一次鋁灰和/或二次鋁灰以及熔鑄鋁行業的一次鋁灰和/或二次鋁灰，且兩行業中的第一鋁灰成分也存在一定的區別。就一般而言，一次鋁灰中單質鋁含量為30-70％，氧化鋁含量為10-40％，氮化鋁含量為15-30％，其余為雜質；二次鋁灰中單質鋁含量在5-10％，氧化鋁含量為20-60％，氮化鋁含量為10-30％，其余為雜質。對于電解鋁行業來講，第一鋁灰中通常都含有金屬鋁、al2o3、(fe、si、mg)的氧化物及(k、na、ca、mg)的氯化物等。對于鋁鑄造行業來講，第一鋁灰的成分主要有金屬鋁、al2o3、(na、mg、ca)的氧化物、氮化鋁以及一些微量成分。其中一次鋁灰可理解為制鋁企業中生產出來的未經過處理得原始鋁灰，二次鋁灰可理解為原始鋁灰在經過處理后得到的鋁灰，這里的處理可包括鋁提取處理等。由于第一鋁灰中雜質較多，可以作為鋁灰進行制備噴涂粉末，但是制備出的噴涂粉末品質較差，所以在利用第一鋁灰制備噴涂粉末時，往往先對第一鋁灰進行去雜處理，以獲得雜質較少的鋁灰，進而提高噴涂粉末的品質。故，鋁灰一般以單質鋁、氧化鋁和氮化鋁為主，還有其他成分等。

請參考圖3，本實施例提供一種用鋁灰制備等離子噴涂粉末的方法，方法包括以下步驟：

s10：對鋁灰進行研磨處理；

s20：對經過研磨處理后的鋁灰進行篩分處理，并獲取粒徑值在預設的粒徑閾值以下的鋁灰，即為等離子噴涂粉末。

在本實施例中，通過利用鋁灰作為制備等離子噴涂粉末的原材料，不僅能滿足降低制備等離子噴涂粉末的成本，且能夠使得等離子噴涂粉末制備出的鋁灰涂層具有一定的強度與硬度，滿足不降低涂層性能要求的場合使用要求。更重要的是，通過本申請提供的用鋁灰制備等離子噴涂粉末的方法能夠為鋁灰的處理利用提供了新途徑，實現鋁灰的再利用，也極大地避免鋁灰堆積填埋而導致的土地污染等情況的出現。

請參考圖4，優選地，用鋁灰制備等離子噴涂粉末的方法還包括：s30：獲取粒徑值大于粒徑閾值的鋁灰的重量值；s40：將重量值與預設的重量閾值進行比較，當重量值大于重量閾值時，重復s10～s30，直至重量值小于重量閾值。

對鋁灰的研磨處理，一般使用球磨機等研磨設備進行研磨成粉末處理，但是由于設備或者鋁灰中顆粒結構復雜以及大小不一等原因，使得經過研磨處理后的鋁灰仍有一部分的粒徑值大于粒徑閾值，嚴重影響噴涂粉末的使用，進而需要將該部分鋁灰篩分掉。若篩分出的鋁灰重量較大，則降低對鋁灰的利用率。在本實施例中，為了進一步提高鋁灰的利用率，將粒徑值大于粒徑閾值的鋁灰進行再利用，具體地：獲取粒徑值大于粒徑閾值的鋁灰的重量值，將重量值與預設的重量閾值進行比較，當重量值大于重量閾值時，重復s10～s30，直至重量值小于重量閾值。在實際生產過程中，可通過設置合適的重量閾值，如重量閾值為鋁灰重量值的4％～10％，來達到預期的鋁灰的利用率。優選地，重量閾值為鋁灰重量值的5％。

請參考圖5，優選地，在s10之前還包括如下步驟：s02：將第一鋁灰進行加水處理，形成鋁灰溶液；s03：對鋁灰溶液進行攪拌處理，以及對攪拌處理后的鋁灰溶液進行靜置處理；s04：獲取鋁灰溶液中沉淀于底部的固體物質，并將固體物質進行烘干處理，即得鋁灰。

在本實施例中，將第一鋁灰進行加水處理，形成鋁灰溶液，利用水可將鋁灰中溶于水的鹽類以及其他成分溶解于水中。對鋁灰溶液的攪拌可促進鋁灰中溶于水的鹽類以及其他成分充分溶解于水中，且利于埋在鋁灰中的浮渣得以漂浮出來。對攪拌后的鋁灰溶液進行靜置，可便于鋁灰溶液中形成分層，如頂部為浮渣，中部為鹽溶液，底部為不溶于水的固體物質。通過去掉浮渣以及鹽溶液，將沉淀在鋁灰溶液底部的固體物質(主要為單質鋁、氧化鋁和氮化鋁)取出，并進行烘干，以便于后期鋁灰的研磨處理。優選地，水為純凈水，攪拌處理中攪拌速度為180～230r/min，靜置處理的時間為1～3h，烘干處理中烘干溫度為100-150℃，烘干時間6-12h。

優選地，在s02之前還包括如下步驟：s01：對第一鋁灰進行預篩分處理。

在本實施例中，將第一鋁灰進行預篩分處理，用于過濾掉第一鋁灰中較大的顆粒物和雜質，從而提高最終制備出的等離子噴涂粉末品質。

優選地，粒徑閾值為0.12～0.15mm。

在本實施例中，將粒徑閾值設置在0.12～0.15mm，進一步優選為0.13mm，可使得獲得噴涂粉末的粒徑值小且大小比較接近，從而利于噴涂粉末在噴涂時的流動性以及噴涂效率，進而使得噴涂出的涂層平整光滑且性能好。

優選地，在預篩分處理中，篩子的目數位于180～260目之間，進一步優選為200目，可使得經過預篩分的鋁灰的粒徑均在200目以下，可使得球磨機對鋁灰的研磨效果好，降低研磨時間。

優選地，鋁灰溶液中第一鋁灰與水之間的重量比例為1:(1～3)。

在本實施例中，通過鋁灰溶液中鋁灰與水之間按照重量比例為1:(1～3)進行制備，可使得鋁灰中的鹽類充分溶解，浮渣能夠絕大多數漂浮于鋁灰溶液的頂層，提高制備等離子噴涂粉末的鋁灰的品質。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。