[发明专利]一种铝合金表面高性能熔覆涂层的制备方法

说明书

本发明涉及铝合金表面改性技术，具体是一种铝合金表面高性能熔覆涂层的制备方法；步骤包括：通过将一定质量分数的Ni60、SiC和La₂O₃进行球磨制备熔覆粉末；将球磨后的混合粉末调制成糊状并涂覆在铝合金表面烘干，将涂覆层冷压成预制块，对预制块进行感应熔覆，将熔覆后的试件进行保温时效静置处理，之后将其静置于室温状态的空气中；本发明解决了铝合金基体与熔覆层界面结合的问题，使得过渡区域生成多态显微组织；提高铝合金构件的使用寿命，适应恶劣的环境。

技术领域

本发明涉及铝合金表面改性技术，具体是一种铝合金表面的感应熔覆工艺，用于提高铝合金的性能。

背景技术

众所周知，铝及铝合金具有密度小，导热率、电导率高，比刚度和比强度高热膨胀系数低，易于加工等诸多优异的性能。因此被广泛的应用于航空航天、汽车、船舶、石油化工等众多工业领域。特别是在汽车工业领域，由于铝及其铝合金的自身重量轻，可以降低汽车的重量，因此可以降低油耗，从而会降低二氧化碳等温室气体的排放，这将极大的有利于节能环保，并有利于提高效率和增强机动性。但是在实际的应用中，铝合金也存在硬度相对较低、摩擦系数高、耐磨性较差，因此较大程度上的限制了铝及铝合金的应用范围。随着现代工业化的迅速发展，对铝合金构件的性能要求越来越高，为了改善铝合金的性能，扩大其应用范围，近些年来国内外众多学者通过表面改性技术来提高铝及铝合金的性能，使其满足更多的工业需求。目前常用的表面强化法有：阳极氧化法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、微弧氧化法、热喷涂和电镀等。这些传统的方法虽然可以在一定程度上改善铝及铝合金的性能，但是由于通过以上方法获得的强化层较薄，其强化层与基体之间的结合属机械结合界面或扩散结合界面，结合强度不高，因此很容易发生脱落、开裂等情况，仍然不能满足一些对铝合金构件要求高的恶劣环境。

熔覆技术是最近几年兴起的一种表面强化技术，就是将经过特殊处理的合金粉末与某种粘结剂混合后，均匀地涂覆在基体表面上，在严格控制温度的情况下加热烘干，然后用某种高温热源进行处理，使合金粉末熔化，最终熔覆材料与基体结合在一起，由于结合方式为冶金结合而非机械结合或扩散结合，因此结合强度高，不易发生脱落、开裂等情况。包括：激光熔覆、感应熔覆、超声速熔覆、氧-乙炔焰熔覆和等离子熔覆等，其中感应熔覆是通过感应加热设备利用电磁感应产生的涡流将合金粉末加热至熔融状态，使其与基底材料产生冶金结合的一种方法，具有：加热速度快，热效率高，生产成本低，可获得大面积熔覆层，涂层与基体结合强度高，没有夹渣，工艺简单，便于机械化和自动化，且产品质量稳定；不燃烧气体，基本不污染环境等优点，近些年来受到了广泛的关注。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利CN201310267613公开了一种铝合金表面的激光熔覆工艺，通过如下步骤获得：1、对铝合金表面进行预处理，并进行金相检测；2、将预置合金粉末、粘结剂与丙酮的混合溶液均匀喷涂在铝合金表面，然后烘干，涂层厚度为1-2mm，所述合金粉末的成分配比为：Al 60-70%，Ti 15-25%，Fe 6-8%，B 6-12% ；粘结剂为通用粘结剂；3、用二氧化碳激光器对涂层进行搭接扫描，扫描功率为为1.8-2.2KW，光斑尺寸为10mm×2mm，扫描速度为150-250mm/min，搭接量为6.5mm，扫描过程中采用氩气保护熔池；4、对铝合金进行检测。最终在铝合金表面生成TiB陶瓷颗粒增强耐磨涂层。

中国发明专利CN201310154886公开了一种在铝合金表面熔覆TiC增强Ni₃Al基复合涂层的方法，，包括以下步骤：1、对铝合金基体金属表面进行清洗，去除油污、氧化层；2、将Ni 基材料和TiC粉末均匀混合作为涂层材料；其中，Ni基材料中Ni 元素重量含量在75%以上；3、在氩气保护装置中，采用激光束对铝合金基体金属表面形成熔池；4、将涂层材料送入熔池而形成与铝合金基体金属冶金结合，利用Ni 与Al 之间化学放热反应，最终制得TiC增强Ni₃Al基复合涂层。