[发明专利]一种气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法及装置

说明书

本发明公开了一种气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法及装置，该方法是同时布置金属雾化喷射装置和冷气动力喷涂装置，首先利用金属雾化喷射装置制备喷射金属沉积层，再利用冷气动力喷涂装置将需复合的金属粉末高速冲击至喷射金属沉积层上，形成复合金属材料。本发明极大地提高了复合金属的粘结效率，改善了沉积金属的质量和性能。该技术在制备复合材料时工艺简单、设备简单，可以进行大规模输出应用，批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种制备金属复合材料的方法及装置，特别是一种采用气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法及装置，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

复合材料是由基体材料和复层材料人工用特殊的方法复合而成，它充分发挥了材料各自的物理化学性能，形成综合性能优异的新型材料，是当今材料领域发展最快、应用前景最广的新学科，世界各地都把复合材料的发展列为重点规划。

人们在对复合材料的研究过程中，已经认识到复合材料的关键是基体材料与复层材料之间的界面结合问题。要达到结合强度好、复层牢固的技术要求，除必要的大变形量外，还必须有足够的复合界面。现有复合金属板带的生产工艺方法大体有以下几种类型：1、焊接轧制法：将接触面清理干净的不锈钢板和低碳钢板各一块合在一起，再把四周接触处焊合，然后经加热炉加热再轧制，或将低碳钢板用不锈钢焊条、焊丝堆焊一定厚度，再经加热炉加热后轧制。2、爆炸焊接法：即把两块不同金属板的接触面清理干净合在一起，加热后放在特制装置内，采用爆炸工艺将接触面焊合，再经加热炉加热后轧制。3、离心浇注法：即把低碳钢水先注入离心浇注机，待其冷却成固熔状态时，再将不锈钢水注入离心浇注圈内圈，完全凝固成环状复合板带坯时取出，经矫直机矫直后送入加热炉加热再轧制。这些方法存在工序复杂、成本高、生产效率较低，复合层结合强度不够牢固的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法及装置，从而简化复合材料的制备工艺，降低成本，提高复合材料的粘结强度和生产效率，克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法，该方法同时布置金属雾化喷射装置和冷气动力喷涂装置，首先利用金属雾化喷射装置制备喷射金属沉积层，再利用冷气动力喷涂装置将需复合的金属粉末高速冲击至喷射金属沉积层上，形成复合金属材料。

上述的气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法，具体来说，是在金属喷射雾化装置的一侧布置冷气动力喷涂装置，将金属熔融后形成金属液，在金属液向下流出的过程中，通过金属喷射雾化装置的雾化喷嘴的喷射雾化，形成细小的金属雾化液滴，金属雾化液滴高速喷射至沉积基板上，形成金属沉积层；将需复合的金属粉末，在冷气动力喷涂装置的喷枪中加速到超音速以上，并通过超音速喷嘴喷出至金属沉积层上，得到复合金属材料。

上述的气雾法及喷涂法制备金属复合材料的方法，优选方案，所述金属沉积层的雾化厚度要求大于10mm，冷气动力喷涂时金属沉积层的温度保持在800℃-1200℃之间。

一种气雾法及喷涂法制备金属复合材料的装置，包括金属熔融设备和金属喷射雾化装置、冷气动力喷涂装置，冷气动力喷涂装置位于金属喷射雾化装置的一侧；金属喷射雾化装置包括导流管、雾化喷嘴和沉积基板，导流管装在金属熔融设备的底部，雾化喷嘴设置在导流管的外围，沉积基板位于导流管的下方；沉积基板能够以一定的速度旋转；冷气动力喷涂装置包括送粉器、贮气罐、气体控制阀和喷枪，喷枪的尾部连接送粉器和气体控制阀，送粉器、气体控制阀分别连接至贮气罐。

上述的气雾法及喷涂法制备金属复合材料的装置，优选的，所述的金属熔融设备是坩埚，喷枪的喷嘴为超音速喷嘴。