[发明专利]钢-铜固液双金属复合铸造用高温防氧化涂料

说明书

本发明公开了一种钢‑铜固液双金属复合铸造用高温防氧化涂料，由铜粉13～20%、无水四硼酸钠40～43%、乙二醇37～47%制备得到。本发明高温防氧化涂料具有更优良的润湿性，提高了涂料的附着性，可以显著提高高温下涂料的涂覆厚度，并明显增强涂料的传热效率，有利于双金属复合材料的结合。本发明高温防氧化涂料被预热至1000～1200℃高温时，无水四硼酸钠熔化与铜粉分离，铜粉熔融渗入到钢基体上形成保护层，四硼酸钠在铜层外侧结壳。采用本发明方法浇铸得到钢‑铜双金属复合材料的界面结合强度最高可以达到192MPa。

技术领域

本发明涉及高温防氧化涂料，特别是涉及一种适合于固液双金属复合铸造用的高温防氧化涂料。

背景技术

双金属复合材料力学性能优异，并具有良好的导热性、导电性、耐磨性和耐蚀性，广泛应用于电力、机械、石油、化工、能源、环保等诸多领域。

双金属材料固液复合铸造技术是一种利用铸造技术获得两种或者两种以上金属材料在界面上实现冶金结合从而制备出新型材料的技术。该技术成本低、工艺简单、易在产业上推广应用。同时，该技术界面结合良好、材料性能稳定，能够制备出粉末冶金和焊接技术无法生产的具有复杂内腔、异型结构的双金属构件。

双金属材料固液复合铸造技术的关键是保证异种金属在清洁界面下的接触复合，避免待复合表面出现氧化、异物等缺陷。为提高复合材料的结合质量，必须克服金属基体在清洁后的预热过程以及浇铸过程中重新氧化的倾向。

高温防氧化涂料能够在材料表面和高温环境介质之间形成隔离层，阻止环境介质与材料表面直接接触。高温防氧化涂料的优点是不破坏材料内部结构，保持材料表面具有优异的高温抗氧化性能。

双金属复合材料多使用以四硼酸钠为主制备的高温防氧化涂料。四硼酸钠是一种较强的酸性熔剂，能与许多金属氧化物形成硼砂盐渣，达到消除氧化物的作用。

四硼酸钠高温防氧化涂料的使用方法主要有两种：熔融法和水溶法。熔融法是将无水四硼酸钠熔化后，将金属基体置于其中2～3h。该法加热温度高，且需要将金属基体浸入四硼酸钠浴中很长时间，以便将金属基体热透，由此造成加热周期长，界面组织粗大，界面结合强度较低。水溶法是将四硼酸钠与水或其它溶剂配成溶液，刷涂或浸涂在金属基体上。由于单一四硼酸钠在高温下的粘度很小，极易在金属基体上流动，挂壁效果差，该法无法保护金属基体在1000～1200℃高温下不被氧化。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢-铜固液双金属复合铸造用高温防氧化涂料，以能够较好地在钢基体表面铺展，防止表面氧化，并促进双金属的扩散结合。

本发明所述的钢-铜固液双金属复合铸造用高温防氧化涂料是由以下质量百分含量的组分为原料制备得到的：

铜粉　　　　　　　　13～20%

无水四硼酸钠　　　　40～43%

乙二醇　　　　　　　37～47%。

其中，本发明高温防氧化涂料所使用的原料中，所述四硼酸钠是经烘干去除结晶水并粉碎得到的颗粒度100～200µm的无水四硼酸钠。所述铜粉优选使用颗粒度50～100µm的铜粉。

将上述各种原料按照所述质量百分含量混合均匀，即可得到本发明所述钢-铜固液双金属复合铸造用高温防氧化涂料。进而，本发明是优选先将铜粉和无水四硼酸钠粉末球磨混合均匀后，再加入乙二醇溶液搅拌混合均匀，以使铜粉颗粒均匀地混合于无水四硼酸钠浆料中，得到所述高温防氧化涂料产品。

更具体地，本发明是将所述铜粉和无水四硼酸钠粉末以200～300r/min的转速球磨混合30～50min，加入乙二醇溶液后，以300～500r/min的转速搅拌5～10min。