專利名稱：一種鎳鋁復(fù)合絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火焰線材噴涂復(fù)合金屬線材，屬于表面工程中的熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱噴涂技術(shù)是表面工程中重要的組成部分，火焰噴涂是熱噴涂技術(shù)中的主要工藝方法，它可以噴涂金屬、合金、陶瓷、塑料或金屬陶瓷等材質(zhì)，形成耐磨損、抗腐蝕、抗高溫氧化、恢復(fù)尺寸、屏蔽與絕緣等功能的涂層。這些噴涂材料呈線型狀態(tài)或粉末狀態(tài)，而線型狀態(tài)在結(jié)構(gòu)上可分為實(shí)心絲、復(fù)合絲、柔性絲或棒材等。在噴涂這些材料時(shí)，有些不能與基體建立良好的結(jié)合，或者基體的表面性能阻礙涂層的良好結(jié)合，還有時(shí)為了其它要求(如不便進(jìn)行表面處理)，在這種情況下，采用一種特殊的噴涂材料，它能在上述條件下與基體產(chǎn)生很好的結(jié)合，而其本身又能在其表面很好的粘附那些不易與基體有良好結(jié)合的材料，起到一種“膠粘”的作用，此涂層被稱之為粘結(jié)涂層(亦稱自粘結(jié)涂層)或打底層。迄今，對(duì)于火焰線材噴涂而言，自粘結(jié)涂層材料最常用的是含鋁20%的鎳鋁復(fù)合絲(Ni20Al)。它是80%的Ni與20%的Al構(gòu)成的復(fù)合絲，其結(jié)構(gòu)外皮是鋁，包裹在內(nèi)的是鎳粉。盡管它們長(zhǎng)久以來(lái)得到廣泛應(yīng)用，但作為粘結(jié)性材料，它們所形成的涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度并不很高，通常在30-35mpa之間。近年來(lái)，由于涂層材料及其功能不斷增多和擴(kuò)充，對(duì)粘結(jié)涂層的要求越來(lái)越高，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)粘結(jié)涂層除作為通常意義上的打底層之外，還有其它的特定應(yīng)用，而在應(yīng)用方面進(jìn)行擴(kuò)充的前提是，粘結(jié)層應(yīng)該具有更高的結(jié)合強(qiáng)度。據(jù)此，研制一種高結(jié)合強(qiáng)度的粘結(jié)性涂層材料，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的鎳鋁復(fù)合絲材及其制備方法，該復(fù)合絲用于火焰線材噴涂，作為某些噴涂材料的粘結(jié)打底涂層，提高涂層利基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的一種鎳鋁復(fù)合絲，其特征在于線材外皮是鋁帶，內(nèi)芯是鎳絲。上述的鎳鋁復(fù)合絲，其特征在于該復(fù)合絲的直徑為2-3mm。上述的鎳鋁復(fù)合絲，其特征在于鋁帶包覆在鎳絲外圍，按重量百分計(jì)總體成分為鎳70-95%，鋁5-30%。本發(fā)明還提供了一種鎳鋁復(fù)合絲的制備方法，其特點(diǎn)在于外皮鋁帶在軋制過(guò)程中先軋成U型，再將鎳絲導(dǎo)入鋁帶的U槽中，經(jīng)包覆軋輥制成復(fù)合絲。本發(fā)明提供的鎳鋁復(fù)合絲，適用于氧和燃?xì)鉃闊嵩吹幕鹧鎳娡?，其?yōu)點(diǎn)在于噴涂過(guò)程中，受氧和燃?xì)馊紵a(chǎn)生的熱，鎳和鋁被加熱至熔化，二者發(fā)生金屬間化合反應(yīng)，生成NixAly金屬化合物。鋁在熔化成熔滴飛行時(shí)，也有少量與周圍空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，這些反應(yīng)都放出大量化學(xué)熱。當(dāng)熔滴飛抵并撞擊到基體表面時(shí)，這些熱量有助于熔滴在表面鋪展后形成微區(qū)熔池，建立亞冶金結(jié)合。同時(shí)，這道粘結(jié)打底的涂層表面，具有均勻而又粗糙的表面形態(tài)，能牢牢“抓住”在其上面沉積的另一種材質(zhì)的新涂層，具有膠粘劑的作用，達(dá)到很高的結(jié)合強(qiáng)度。這種復(fù)合線材用火焰噴涂，與基體的結(jié)合強(qiáng)度高，對(duì)碳鋼的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)69mpa 以上。對(duì)退火鋼、淬火鋼、合金鋼、鎳、鋁、鑄鐵、鈦、鈮利鉭等材質(zhì)都有良好的粘結(jié)性。由于有很高的結(jié)合強(qiáng)度和特定的表面狀態(tài)，除廣泛用于打底層之外，還可用于抗氧化(< 650°C )、 抗沖蝕、抗磨損，適用于熱處理工具、排氣閥、初軋輥的牽引涂層等。


圖1為本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲的制備過(guò)程。圖2為本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲的斷面示意圖。圖3表示火焰噴涂涂層表面狀態(tài)，顯示有一定的粗糙特征。圖4是火焰噴涂涂層的杯突試驗(yàn)，其中未發(fā)現(xiàn)任何微裂紋。圖5是火焰噴涂現(xiàn)行粉芯鎳鋁復(fù)合絲涂層的杯突試驗(yàn)，其中有明顯微裂紋。圖6是火焰噴涂本發(fā)明復(fù)合絲涂層的金相照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲的制備過(guò)程見圖1，具有一定寬度和厚度的鋁帶2經(jīng)送料盤 1，被驅(qū)動(dòng)到成型輥3中，連續(xù)通過(guò)四道軋制，成為U型的鋁帶后被驅(qū)動(dòng)到包覆輥5中，在包覆輥5之前，鎳絲由送料盤4導(dǎo)入到U型鋁帶中，經(jīng)四道包覆輥后，即形成鋁包鎳復(fù)合絲6。 鎳絲和鋁帶的化學(xué)純度均>99.0%，制成復(fù)合絲后，鋁含量占線材總重量的5-30%。線材直徑為2mm-3mm,圖2是本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲的斷面示意圖，從圖中可以看出，該復(fù)合絲的內(nèi)芯是鎳絲1，外皮是鋁帶2。圖3為本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲用火焰噴涂后形成的涂層表面，顯示有一定的粗糙特征。圖4為本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲經(jīng)火焰噴涂形成的涂層的杯突出試驗(yàn)照片，其中未發(fā)現(xiàn)任何裂紋。圖5為現(xiàn)有技術(shù)的粉芯鎳鋁復(fù)合絲經(jīng)火焰噴涂形成的涂層的杯突出試驗(yàn)照片，顯示有明顯的裂紋。圖6為本發(fā)明的鎳鋁復(fù)合絲經(jīng)火焰噴涂形成的涂層金相照片，照片顯示紋理清晰、致密、氧化物低。實(shí)施例1 采用厚度為0.35mm的純鋁帶(Al > 99 ，裁成寬度為8. 33mm的窄條，放置于專用制絲設(shè)備的料盤內(nèi)。鋁帶經(jīng)四道輥被軋成U型，進(jìn)入系統(tǒng)的中部位置，此處鎳絲被導(dǎo)入鋁帶U型槽中，再經(jīng)四道包覆輥，鎳絲被鋁箔完整包覆，復(fù)合絲即制作完成，鎳絲直徑為 2. 3mm,做成復(fù)合絲的直經(jīng)為3. Omm,將此復(fù)合絲用METCO 14E火焰線材噴槍噴涂，工藝參數(shù)為氧氣、乙炔和空氣的壓力分別為(mpa)0.21、0. 1及0.48，三者的流量分別為(流量計(jì)讀數(shù))42、40及50，噴涂距離為150-200mm，噴涂層厚度為0. 3mm,外觀清整，有一定粗糙度、淺灰色、致密。經(jīng)測(cè)試，對(duì)碳鋼基體表面的結(jié)合強(qiáng)度，四個(gè)測(cè)試點(diǎn)平均值，不噴砂為62mpa，噴砂為 69. 85mpa。表1列出了火焰線材噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度，共測(cè)四個(gè)點(diǎn)，基體為45號(hào)鋼，平均值為 69. 85mpa。表2列出了火焰線材涂層的顯微硬度，經(jīng)四點(diǎn)測(cè)定，其平均值HV0. 3為398. 5，見
權(quán)利要求
1.一種鎳鋁復(fù)合線材，作為某些噴涂材料的粘結(jié)打底涂層，其特點(diǎn)是線材外殼是鋁，內(nèi)芯是銀。
2.在權(quán)利要求1中，外皮鋁在軋制過(guò)程中先軋成U型，再將鎳絲導(dǎo)入鋁帶U槽中，經(jīng)包覆軋輥制成復(fù)合絲。
3.權(quán)利要求1所述的線材直徑為2mm或3mm，適用于氧和燃?xì)鉃闊嵩吹幕鹧鎳娡俊?br> 4.權(quán)利要求1所述復(fù)合線材，特征在于其外皮為鋁箔，內(nèi)芯是一根鎳絲，鋁箔包裹在鎳絲的外圍，總體成分為鎳70-95 %，鋁5-30 %。
5.權(quán)利要求1所述復(fù)合線材，其特點(diǎn)在于噴涂時(shí)在噴咀出口處鎳和鋁能達(dá)到充分熔化，在到達(dá)基體表面時(shí)產(chǎn)生金屬間化合反應(yīng)，放出大量熱形成微區(qū)熔池，促使涂層形成亞冶金結(jié)合，達(dá)到很高的結(jié)合強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的鎳鋁復(fù)合絲及其制備方法，該復(fù)合絲用于火焰線材噴涂，作為某些噴涂材料的粘結(jié)打底涂層。本發(fā)明為鎳鋁復(fù)合絲，外皮材質(zhì)為鋁，內(nèi)芯材質(zhì)是鎳，在物理形式上，外皮是鋁帶，內(nèi)芯為鎳絲。所述復(fù)合絲的直徑為2-3mm，總體成份按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，鎳為70-95％，鋁為5-30％。本發(fā)明還提供了一種鎳鋁復(fù)合絲的制備方法，其特征在于外皮鋁帶在軋制過(guò)程中先軋成U型，再將鎳絲導(dǎo)入鋁帶的U槽中，經(jīng)包覆軋輥制成復(fù)合絲。這種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的復(fù)合材料，在噴涂時(shí)兩種組分在基體表面產(chǎn)生放熱反應(yīng)，使涂層與基體形成微冶金結(jié)合，達(dá)到很高的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B22F5/12GK102492915SQ20111041946
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者樂明, 賈永昌 申請(qǐng)人:北京廊橋表面技術(shù)發(fā)展有限公司