[发明专利]一种铝包镍复合粉末及其涂层等离子喷涂制备方法

说明书

本发明的一种铝包镍复合粉末及其涂层等离子喷涂制备方法，粉末制备时，按质量比，铝粉：镍粉＝(4‑7)：(93‑96)，将铝粉与镍粉混合，加入粘结剂，搅拌获得团聚颗粒后干燥固化，过200目筛，获得铝包镍复合粉末；进行等离子喷涂制备涂层时，喷涂工艺参数包括：主气为氩气，次气为氢气，并控制各自压力，流量以及相应电流和电压，送粉气为氩气，并控制相应的送粉速率，喷涂距离和喷涂角度；获得铝包镍复合粉末涂层，厚度为0.16‑0.20mm。采用本发明工艺获得的铝包镍复合粉末，经喷涂获得涂层表面抗氧化和耐磨性能涂层，抗多种熔融金属侵蚀和耐磨等性能涂层，具有较高的涂层结合强度，大幅提高零部件的长期使用寿命。

技术领域：

本发明属于利用等离子喷涂技术制备新型涂层技术领域，具体涉及一种铝包镍复合粉末及其涂层等离子喷涂制备方法。

背景技术：

镍铝合金材料有粉末和丝材两种形式，粉末分为复合型和合金型两种，复合粉末一种是铝包镍，铝含量在3～5％左右，是一种粘结型粉末；另一种是镍包铝，铝含量在20％左右，是一种包覆粉末。本专利主要针对的是复合型的铝包镍粉末。

复含型涂层材料是一类重要的热喷涂材料，它的应用已随着热喷涂技术的发展而渗透到军工与民用方面的国民经济各个工业领域。复合型涂层材料始于20世纪中期出现的镍包铝等“金属/金属”型复合粉末材料。1958年，加拿大首先用加压氢还原法研制成功镍包铝粉末。六十年代初，美国在热喷涂中应用这种材料获得巨大成功，进而研制出多种复合粉末。传统的镍包铝粉末是一种具有“核/壳”结构的包覆型复合粉末，其后发展的铝包镍粉末则是一种小颗粒包覆大颗粒式附着包裹型复合粉末。相比之下，后者显示出较好的特性，如涂层结合强度较高、喷涂工艺性较好。铝包镍粉受热到一定温度后，组元间发生强烈的放热反应，从而对工件基体和喷涂材料熔滴进行充分加热，使熔滴能与基体表面的熔融薄层实现微治金结合，得到较高的结合力；同时喷涂后涂层外表面粗糙，提供了一个理想的可以连接其它喷涂材料的表面。因而铝包镍涂层不仅用作工作层，也可用作许多材料的粘结底层。这使得它在热喷涂行业具有广阔的应用市场与前景。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种铝包镍复合粉末及其涂层等离子喷涂制备方法，本发明研制的铝包镍复合粉末作为热喷涂面层材料，采用等离子喷涂工艺方法制备出满足发动机零部件表面耐高温、抗氧化、抗多种熔融金属侵蚀和耐磨性能涂层，提高零部件的长期使用寿命，满足高性能发动机的使用需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝包镍复合粉末，按质量比，铝粉：镍粉＝(4-7)：(93-96)。

本发明中，铝粉占铝包镍复合粉末的4-7％，是引发镍铝反应的必要金属，铝粉的粒度对成分均匀性、反应放热效果都有显著影响；申请人经过反复调整实验，最终选取粒度范围在0.3μm～4μm的铝粉为原料，铝粉形貌图如图1所示。

镍粉的制备工艺有很多，工业化的方法有机械破碎、电解法、羰基法和雾化法。镍粉作为包覆的核心粉末占总含量的93％以上，为了满足最终粉末的粒度要求，镍粉的主体粒度范围在45～75微米之间，即325目至200目之间，同时要求镍粉有较好的球形度，因此本项目选取雾化法制备的镍粉，所述的镍粉的形貌如图2所示。

所述的铝粉粒度为0.3-4μm，所述的镍粉粒度为45-75μm，所述的镍粉为雾化法制备的镍粉。

一种铝包镍复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，粉末混合

按质量比，铝粉：镍粉＝(4-7)：(93-96)，将铝粉与镍粉混合，形成混合粉末；

步骤2，团聚造粒：