[发明专利]基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法及粉末

说明书

基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法及粉末，喷涂前对制备铜水套要用到的铜板和铜管进行喷砂处理，除去铜板和铜管冷喷涂表面的氧化皮和污渍；S2、采用自制的粉末材料对经喷砂处理后的铜板与铜管进行冷喷涂增材制备；喷涂参数为：冷喷涂工作气体为压缩空气，载气温度为260‑320℃，载气压力为0.6‑0.8MPa，喷涂距离为10‑20mm，喷涂速度为0.4‑0.6m/s；S3、将冷喷涂制备的铜水套放入热处理炉中，热处理2‑4h后，随炉冷却，取出，即得制备好的铜水套。按质量百分比计，粉末的组分为：电解铜粉55%‑65%；雾化铜粉25%‑35%；Al₂O₃粉10%；各组分的重量百分比之和为100%。

技术领域

本发明涉及低压冷喷涂增材制造技术。

背景技术

铜水套作为冷却设备安装在冶金炉窑的炉腰、炉腹、炉身等高热流区域，避免这些区域过热而损坏。

冷喷涂亦称之为冷气体动力喷涂，它是以压缩气体（空气、氦气、氮气和混合气体等）为加速介质，承载固态的金属粒子以高速撞击基板，粒子因产生剧烈的塑性形变而沉积成涂层的一种新型的喷涂工艺。冷喷涂技术有以下特点：（1）加热温度较低：粉末粒子在喷涂过程中，在非氧化性的热气流中加速，由于加热温度低，涂层几乎不会被氧化，冷喷涂涂层与原始粉末的氧含量相差无几，不会发生熔化和蒸发现象。（2）对基体的热影响小：对基体材料的组织结构影响很小，使得基体材料有很大的选择范围，能够使不同类别的材料结合优良。（3）涂层孔隙率低：冷喷涂涂层是速度很大的粒子以固态碰撞基板发生塑性形变而沉积成的，涂层未经过熔融状态冷却，没有发生体积变化，后续粒子对已有涂层进行冲击，夯实作用使得涂层具有很低的孔隙率。

铜具有良好的导电和导热性能，在电气和制冷工业中都有广泛的应用，而且其自身延展性好这一特点非常适合于冷喷涂。目前，铜水套基本上是采用铸造工艺手段将铜管预埋在铸型内，浇注铸入纯铜基体内的方式制成。典型地，如中国专利文献CN205482383U，其公开了一种埋管式浇铸铜水套的制备方法，包括由铸件本体及设于所述铸件本体内的冷却铜管构成的弧形水套块，该铜水套由多段所述水套块拼接构成，所述铸件本体为弧形结构，在贴合所述铸件本体内壁设有耐火砖，所述耐火砖一侧壁与所述铸件本体贴合，另一侧壁为与炉壁配合贴合的弧形面，所述铸件本体两侧为相互拼接的结合面。基于前述的步骤制备铜水套，使用寿命长，导热效果好，但相对而言，该制备方法较传统，工艺较复杂，成本较高。而目前现有技术中的铜水套也具有难以形成,工艺复杂，容易出现铸造缺陷导致导热冷却性能差，难以加工制作的问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法及粉末。本发明是基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法及粉末，基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法，其步骤为：

（1）喷涂前对制备铜水套要用到的铜板和铜管进行喷砂处理，除去铜板和铜管冷喷涂表面的氧化皮和污渍；

（2）采用粉末材料对经喷砂处理后的铜板与铜管进行冷喷涂增材制备；喷涂参数为：冷喷涂工作气体为压缩空气，载气温度为260-320℃，载气压力为0.6-0.8MPa，喷涂距离为10-20mm，喷涂速度为0.4-0.6m/s；

（3）将冷喷涂制备的铜水套放入热处理炉中，热处理2-4h后，随炉冷却，取出，即得制备好的铜水套。

用于以上所述的基于低压冷喷涂增材制造技术制备铜水套的方法的粉末，按质量百分比计，其组分为：

电解铜粉55%-65%；雾化铜粉25%-35%；Al₂O₃粉10%；各组分的重量百分比之和为100%。