[发明专利]高致密铜合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高致密铜合金涂层及其制备方法，该高致密铜合金涂层为紫铜涂层或者黄铜涂层，其厚度为0.1～1.5mm，孔隙率为0.37%～3.56%，氧元素含量为1.10～1.50wt%。该高致密铜合金涂层的制备方法为空气丝材等离子喷涂技术；所述空气丝材等离子喷涂技术是以铜合金丝材作为喷涂材料，以等离子转移弧为热源，利用等离子非转移弧将铜合金丝材引弧到等离子转移弧并熔化成液滴，并在压缩空气雾化作用下高速喷涂到铜合金基体表面制得铜合金涂层。本发明的空气丝材等离子喷涂技术以联合型等离子弧进行喷涂，并以铜合金丝材作为喷涂材料，能够制得氧含量较低的高致密紫铜涂层和黄铜涂层，克服了现有热喷涂技术的不足。

技术领域

本发明属于铜合金涂层制备技术领域，具体涉及一种高致密铜合金涂层及其制备方法。

背景技术

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。

按照热源种类的不同，热喷涂主要包括火焰类喷涂和电弧类喷涂。前者主要包括火焰喷涂、爆炸喷涂以及超音速喷涂；后者主要包括电弧喷涂和等离子喷涂。

电弧喷涂是在两根焊丝状的金属材料之间产生电弧，因电弧产生的热使金属焊丝逐渐熔化，熔化部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。电弧喷涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂方法。

等离子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高、能量集中、弧稳定性好等特点。按接电方法不同，等离子弧有以下三种形式：①非转移型等离子弧；②转移型等离子弧；③联合型等离子弧。其中，后两种主要用于等离子切割、等离子冶炼以及等离子焊接，而等离子喷涂采用的则是非转移型等离子弧。

采用包括电弧喷涂和等离子喷涂在内的现有热喷涂技术制备铜合金涂层，尤其是紫铜涂层和黄铜涂层，存在氧化程度较高、致密度较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的热喷涂技术所制备的铜合金涂层存在氧化程度较高、致密度较低等问题，提供一种氧化程度较低的高致密铜合金涂层及其制备方法。

实现本发明上述目的的技术方案是：一种高致密铜合金涂层，其厚度为0.1～1.5mm，孔隙率为0.37%～3.56%，氧元素含量为1.10～1.50wt%。

所述高致密铜合金涂层为紫铜涂层或者黄铜涂层。

所述紫铜涂层的化学成分如下：铜86.5～91.5wt%，碳7.2～12.2wt%，氧1.10～1.50wt%。

所述黄铜涂层的化学成分如下：铜50～60wt%，碳10～15wt%，锌25～35wt%，氧1.10～1.50wt%。

上述高致密铜合金涂层的制备方法为空气丝材等离子喷涂技术；所述空气丝材等离子喷涂技术是以铜合金丝材作为喷涂材料，以等离子转移弧为热源，利用等离子非转移弧将铜合金丝材引弧到等离子转移弧并熔化成液滴，并在压缩空气雾化作用下高速喷涂到铜合金基体表面制得铜合金涂层。

所述铜合金丝材的直径为2mm。

具体工艺参数如下：喷涂电压100～150V，喷涂电流50～100A，送丝速度为3～15m/min，喷涂距离为120～200mm，空气压力30～80MPa。

本发明具有的积极效果：本发明的空气丝材等离子喷涂技术以联合型等离子弧进行喷涂，并以铜合金丝材作为喷涂材料，能够制得氧含量较低的高致密紫铜涂层和黄铜涂层，克服了现有热喷涂技术的不足。

附图说明

图1为实施例1制备的紫铜涂层的扫描电子显微镜照片。