[发明专利]一种气体动力喷涂铜合金涂层强化方法

说明书

本发明涉及一种气体动力喷涂铜合金涂层强化方法，在不影响表层金属成分、不影响制品尺寸及结构、不需要二次精整加工的前提下，提高现有纯铜及铜合金的表面强度，提高铜及铜合金制品涂层的硬度。

技术领域

本发明涉及材料表面强化加工领域，主要涉及一种强化铜合金涂层硬度的方法，尤其涉及一种气体动力喷涂铜合金涂(镀)层强化方法。

背景技术

铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一，由于磨损是金属构件的主要失效形式之一，在各个工业部门，许多机械装置在其正常使用过程中，表面间会经常发生接触、冲蚀等等，造成模具表层一定程度的磨损、剥落，久而久之，构件会因过度磨损、接触疲劳而失效。当前解决方法之一是在金属构件表面制备一层强化涂层以提高其耐磨损性能。铜合金具有优良的导电性、导热性、成形性及塑性，电极电位是正值，具有很好的耐蚀性能，这些特点是其它材料所不能同时具备的，因此铜或铜合金由于其具有高的导电性、导热性，良好的耐蚀性，好的加工成形性，易连接等性能，广泛应用于航空及其他工业部门如电力、电工、矿山、冶金及机械制造业，特别是对同时要求耐磨、耐蚀、导热或导电的零件具有不可替代性。

制备强化涂层的方法很多，如激光涂覆、热喷涂等高能量密度热源在表面强化技术方面的研究与应用，但是这些技术都存在着一定程度不足。热喷涂的涂层与基体为机械结合，结合强度不高。激光涂覆虽然可以达到冶金结合，但是涂层内容易形成裂纹，表面质量不高，还需进一步进行后续表面处理，而且还要考虑表面对激光能量的吸收效率的问题。

气体动力喷涂技术与众所周知的热气喷涂方法不同，涂层气孔率很低，基体材料和涂层的热负荷很小，材料氧化少，消除了涂层中结晶化不均匀的现象。在机械零件加工和修复时用气体动力喷涂铜合金粉末涂层，随着涂层厚度的增加，其与底板连接的强度也随之降低，涂层最初的硬度也较低。加上喷涂操作过程中，气体的温度、粉末流量、气体粉末流的温度、加工余量都会影响零件的规定性能，特别是硬度不够，严重限制了铜合金在某些领域的应用。

针对涂层与基体材料结合强度不高的问题，专利号为200810203166.8的中国专利公开一种提高涂层与工件结合力的电接触强化装置和方法。这种方法的原理就是使大脉冲电流通过强化涂层与电极之间，金属表面涂层在电极压力作用下利用接触电阻流经脉冲电流时产生的热量使涂层与基体发生熔融扩散以达到冶金结合的目的。这种专利技术可以提高热喷涂后的涂层与金属基体的结合方式，但以涂层制备方法角度看，采用热喷涂方式，有些涂层粉末材料在重复热影响过程中容易发生晶粒长大或氧化脱碳，使涂层性能降低，而且喷涂过程中噪音较大，粉尘污染大。这种方法操作也不够简便，涂层粉末浪费严重，成本较高。专利号为201110366936.2的中国专利公开一种针对铜或铜合金表面渗锡强化的工艺方法。该专利的工艺方法中由于镀锡后进行热处理扩散，使得铜或铜合金表面形成一层厚度大于10μm的渗锡层，该渗锡层硬度≥700HV0.05，从而达到强化铜或铜合金表面硬度的目的，然而该方法中同样采用热喷涂方式，存在与上述文献中相同的问题。

目前对于铜及铜合金制品表面强化的方法复杂，会破坏表层金属的成分，或者需要二次精整及加工处理，不适合用于精密加工器件的表面强化，有待发明一种针对精密加工后的铜及铜合金制品进行表面强化的方法，在不影响表层金属成分、不影响制品尺寸及结构、不需要二次精整加工的前提下，提高现有纯铜及铜合金的表面强度，提高铜及铜合金制品涂层的硬度。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的技术缺陷，从而提供一种气体动力喷涂铜合金涂(镀)层强化方法。

为此，本发明提供一种气体动力喷涂铜合金涂(镀)层强化方法，包括如下步骤：

(1)喷涂前零件脱油，将零件安装在设备上旋转；

(2)激活表面喷涂：喷涂粉末材料Cu-Al-X、气体粉末流温度100-150摄氏度、粉末流量5克/秒、涂层厚度15-20微米；