[发明专利]一种用于制备铁基涂层的粉芯丝材及其涂层制备方法

说明书

一种用于制备铁基涂层的粉芯丝材及其涂层制备方法，属于材料加工工程中的热喷涂领域。所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：硼铁粉:17.5‑35.5％；铌铁粉:28‑45％；75号硅铁粉:4‑14％；碳化硼粉：8‑18％；纯铬粉:10‑20％；电解锰：0‑5％；纯钛粉：0‑8％；余量为还原铁粉。粉芯丝材外皮所用带材为430不锈钢带；粉芯丝材填充率：28‑32％。用电弧喷涂制备具有较低热导率的铁基涂层时，喷涂工艺采取：电压28‑34V；电流160‑220A；喷涂距离180‑220mm；压缩空气压力0.4‑0.6MPa。本发明可获得硬度高、热导率较低的铁基涂层。

技术领域

本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，涉及一种粉芯丝材、涂层的制备方法，特别涉及一种用于电弧喷涂制备低热导率铁基涂层的粉芯丝材及其涂层的制备方法，该发明可用于中低温环境(～650℃)中相关部件的隔热防护领域。

背景技术

随着汽车工业的发展，由汽车尾气的排放所带来的污染问题以及大量化石能源的消耗所引发的能源危机越来越引起人们的重视，在节能减排的指引下，汽车发动机的改造，即是在燃烧室和排气装置热端面制备热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)，被认为是一种比较适宜的解决办法。然而，目前针对TBCs的研究以陶瓷材料为主，然而，由于陶瓷材料固有的脆性本质，使得其在严苛的热和机械载荷作用下(如活塞、气门等部位)诱发高频热疲劳，严重影响了服役寿命，也成为制约其在汽车领域大范围推广应用的重要原因之一。因此，开发更为适用的金属基热障涂层(低热导率隔热涂层)材料已成为该领域关注的焦点问题之一。

近些年，利用热喷涂技术制备金属基涂层的研究已经展开，爆炸喷涂、超音速火焰喷涂、等离子喷涂等工艺设备复杂，成本高，不适宜原位大面积现场施工，且喷涂原材料粉体制备复杂。而电弧喷涂因具有设备简单，操作方便，喷涂材料制备方便、经济，可以实现原位大面积喷涂等优点，已成为在实际应用领域制备热喷涂层的主要制备方法。

经检索，目前并无采用电弧喷涂制备具有较低热导率铁基涂层相关技术的专利报道。

发明内容

本发明旨在提供一种低热导率的铁基涂层材料及其涂层的制备方法。

一种能够用于电弧喷涂制备低热导率铁基涂层的粉芯丝材，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：硼铁粉：17.5-35.5％；铌铁粉：28-45％；75号硅铁粉：4-14％；碳化硼粉：6-18％；纯铬粉：10-20％；电解锰：0-5％；纯钛粉：0-8％；余量为还原铁粉。粉芯丝材外皮所用带材为不锈钢钢带；粉芯丝材填充率：28-32％。

所述粉芯丝材外皮所用带材为430不锈钢带。

优选所述粉芯丝材药芯成分质量百分含量范围为：硼铁粉：21.5-27.5％；铌铁粉：32-38％；75号硅铁粉：8-12％；碳化硼粉：8-16％；纯铬粉：10-14％；电解锰：1-3.5％；纯钛粉：3-6％；余量为还原铁粉。

采用本发明上述粉芯丝材制备一种具有较低热导率的非晶/纳米晶铁基涂层，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1,按照权利要求1所述的粉芯丝材成分配置药芯粉末，轧制，最终获得直径为2.0mm的粉芯丝材；

步骤2,对金属基体表面进行预处理去除表面氧化膜以及污垢，然后对基材进行喷砂处理；

步骤3,采用电弧喷涂工艺制备铁基涂层，喷涂工艺参数为：电压28-34V；电流160-220A；喷涂距离：180-220mm；压缩空气压力：0.4-0.6MPa。

采用上述方法制备的一种具有较低热导率的铁基涂层，此涂层可以应用于汽车相关部件的隔热防护领域。

一种采用电弧喷涂方法制备具有较低热导率的铁基涂层所具有的性能是主要是其自身组分所决定的。其作用为：