[发明专利]冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法

说明书

本发明属于喷涂领域，具体涉及一种冷喷涂在高温下制备铝及其合金沉积物时喷枪易于堵塞的解决方法。将粒度在50～150μm的Al₂O₃颗粒与待喷涂的Al或Al合金粉末按照一定比例配成混合粉末并用混粉设备混合均匀；再采用冷气动力喷涂设备，用金属喷枪将制备的混合粉末在420℃以上的气体温度下喷涂到基体表面；在此过程中，喷枪内壁经受硬质颗粒的冲刷而不会堵塞，在所获得Al或Al合金沉积材料中，大尺寸的硬质颗粒不会沉积在涂层中，而且对涂层有夯实作用，大幅提高涂层的致密度和力学性能。本发明方法大幅改进冷喷涂Al及其合金粉末的工艺，解决目前世界上冷喷涂不能在超过400℃以上的温度下长时间沉积Al及其合金粉末的问题。

技术领域

本发明属于喷涂领域，具体涉及一种冷喷涂在高温下制备铝及其合金沉积物时喷枪易于堵塞的解决方法。

背景技术

喷嘴是冷喷涂喷枪里的一个重要的设计元件，其目的是产生有利的气流条件，将高热焓、高压、低速气体转换为低热焓、低压、高速的喷射气流，使颗粒在与基材碰撞时沉积而形成涂层。实验表明，在喷涂铝及其部分合金时，在表面较高温度和表面化学作用下，喷嘴容易堵塞。目前，国际上解决堵枪的方法主要有两种：(a)使用不易堵塞的高温聚合物制造喷嘴；(b)使用金属制喷嘴但是辅助有连续的冷却水系统并且喷嘴内部高度磨光。高温聚合物喷的加工费用高昂而且其最大工作温度不超过400℃。而外部喷嘴水冷却系统增加设计的复杂性，同时增加喷枪的操作成本，目前应用的很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷喷涂在高温下喷涂Al及其合金材料时喷枪堵塞的解决方法，该方法大幅改进冷喷涂Al及其合金粉末的工艺，解决目前世界上冷喷涂不能在超过400℃以上的温度下长时间沉积Al及其合金粉末的问题。

本发明的技术方案如下：

一种冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，包括以下步骤：

(1)将Al₂O₃颗粒与待喷涂的Al或Al合金粉末配成混合粉末并用混粉设备混合均匀；其中，Al₂O₃颗粒粒度范围50～150μm，Al或Al合金粉末的粒度范围为20～50μm；

(2)采用配备金属材质喷枪的冷气动力喷涂设备，将制备的混合粉末高温下喷涂沉积到基体表面，制备出Al或Al合金材料。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，步骤(1)中，Al₂O₃的形貌为球形或类球形。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，步骤(1)中，Al或Al合金粉末的形貌为球形或类球形。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，步骤(1)的混合粉末中，Al₂O₃颗粒的质量分数为15～60wt.％。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，优选的，步骤(1)的混合粉末中，Al₂O₃颗粒的质量分数为20～50wt.％。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，优选的，步骤(1)中，Al₂O₃颗粒粒度范围60～120μm。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，步骤(2)中，冷气动力喷涂的操作条件为温度420～600℃，压力1.5～4.0MPa，喷涂距离10～40mm。

所述的冷喷涂在高温下制备铝及其合金时喷枪堵塞的解决方法，步骤(2)沉积过程中，金属材质喷枪长时间出粉顺畅，喉口未堵塞，沉积材料致密，孔隙率在2％以下。

本发明的设计思想是：