[发明专利]多工艺复合制备金属表面涂层技术

说明书

技术领域：

本发明涉及一种金属表面加工技术领域，具体为一种多工艺复合制备金属表面涂层技术。

技术背景：

在冶金、电力、石化、矿山、建材等行业的输料、排灰、烟道、除尘热工设备中对一些部件表面进行大量的耐磨、防腐、耐温、抗氧化处理。

冷喷涂或刷涂涂料制备涂层能起到一定的保护作用，但因其强度低、容易脱落、使用寿命短而逐渐被新工艺取代。

目前，这些处理的方式比较先进的是采用热喷涂方式和激光重熔制备涂层，而热喷涂的方式有包括电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂。

电弧喷涂技术是20世纪80年代兴起的热喷涂技术新秀，这项技术是以两根金属丝或粉芯丝在喷枪端部短路产生的电弧为热源，将融化的丝材用压缩空气气流雾化呈为熔滴，高速射到金属基材表面形成喷涂层的一种工艺。由于其具有应用领域广、涂层性能好、节能、经济、安全等特点而日益收到重视。但是，由于粒子喷射速度有限且氧化程度严重，使电弧喷涂的涂层质量受到影响，存在一定量的夹杂和气孔，降低了涂层的耐磨、防腐的效果。另外，就结合强度而言，电弧喷涂涂层的结合强度虽由于用氧气乙炔火焰喷涂涂层，但是终究属于机械结合，结合力较弱，因而不能承受载荷、不耐磨粒磨损和冲蚀磨损，甚至有些涂层在使用过程中直接脱落。

而火焰喷涂、等离子喷涂也有上述缺点。

激光重熔技术是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面熔覆层，从而增加基体缺损位尺寸也可显着改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的工艺方法。激光重熔技术具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点，一般激光重熔要在真空进行或同时用保护气体进行保护。激光重熔一般需同时喷粉或重熔放置好了的薄板、丝材焊料。由于在一些异性件的表面布置薄板、丝材比较困难，故大大的影响了其使用范围及工作效率。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种多工艺复合制备金属表面涂层技术。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多工艺复合制备金属表面涂层技术，其特征在于它同时使用了热喷涂、冷喷涂、激光重熔三种涂层制备工艺来制备涂层，它包含以下步骤：

(1).金属基材表面预处理：用磨料喷砂处理，去除污物及氧化皮，表面粗化。

(2).电弧喷涂。

(3).激光重熔。

(4).冷喷涂。

所述的涂层可为金属、合金、陶瓷、金属与陶瓷混合体，厚度0.4～2mm。

所述的热喷涂可为电弧喷涂或火焰喷涂或等离子喷涂。其喷涂用丝材可为Al、Zn、Fe、Ni、Cr、7Cr13、Ni-Cr-Ti合金、Fe-B合金、Fe-B-REM稀土合金、FeCrNiBSiRE粉芯丝材、碳化物陶瓷粉芯丝材。

所述的冷喷涂可为冷态喷涂或冷态刷涂，其使用材料为封孔剂、稀土防氧化剂、陶瓷涂料。

上述的封孔剂为40～50wt％的酚醛树脂与50～60wt％铝粉的混合物，其固体物质粒度为30～80um；上述的稀土防氧化剂为2～4wt％的CeO₂、5～10wt％的Ni、40～45％wt的FeAl粉、41～53wt％的水玻璃的混合物，其固体物质粒度为30～80um；上述的陶瓷涂料为高铝925水泥15～20wt％，粒度为30～80um的铝粉占15～20wt％，粒度为800～1200um的碳化硅占20～30wt％，水玻璃40～50wt％。

所述的激光重熔可为激光熔覆或激光焊接；其可对全涂层重熔或部分涂层重熔，激光重熔的对象为热喷涂的涂层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.与单一热喷涂工艺制备的涂层相比，经过激光重熔后，同等材质体积更致密、强度更高、结合力更强。通过激光重熔，对热喷涂层进行了二次熔化，消除其层状搭嵌结构，并排除体层中的渣类夹杂及气孔，增加涂层的致密度及强度。另外还可以使热喷涂层与基体的结合方式有机械结合转化为冶金结合，结合强度大大提高。

2.与单一用激光重熔工艺制备涂层相比，本技术直接用激光辐照热喷涂层，可以辐照异型件，克服了因布置重熔用的粉、丝或板的空间和时间约束。另外，对有些本身具有很好的强度而与金属基材结合力不强的热喷涂层，只需在热喷涂层的若干点进行激光重熔就能起到加强其结合力的效果，无需全部重熔，节省了时间，提高了效率。