專利名稱：金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法
技術領域：
本發明涉及一種以陶瓷棒噴槍為噴涂設備，可在噴涂過程中發生自蔓延反應生成金屬陶瓷，由自蔓延粉末壓制而成的棒材為噴涂材料的噴涂方法。屬于熱噴涂領域。
背景技術：
陶瓷棒噴涂是將陶瓷棒材作為噴涂材料，通過在氧乙炔火焰中熔融，壓縮空氣將其霧化成顆粒，噴涂到工件表面，形成陶瓷涂層。它是近年來出現的一種新的噴涂方法。其優點是價格低廉，品質穩定，操作容易。噴涂后的工件耐磨性特佳，以氧化鉻為例，其耐磨性與等離子噴涂相當。該設備操作簡單，便于攜帶，特別適合現場施工。但現有的陶瓷棒噴涂技術受氧乙炔燃燒溫度的限制，只能噴涂氧化物，如氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻等。而不能噴涂熔點更高、更耐磨的碳化物陶瓷。近年出現的自蔓延反應噴涂技術較好地解決了因氧乙炔燃燒溫度低，不能噴涂碳化物的問題。所謂自蔓延反應噴涂是指噴涂材料在噴涂過程中發生自蔓延放熱反應，在熔滴飛行中動態合成陶瓷或金屬陶瓷。氧乙炔的燃燒熱與噴涂材料本身的自蔓延反應熱疊加，提高了陶瓷的熔化能。但現有的自蔓延反應噴涂技術采用的噴涂材料為經團聚處理的粉末，其制備工藝路線為混粉-磨粉-造粒，工序復雜，制作周期較長，活性較大的材料在研磨和造粒過程中容易發生氧化。磨粉和造粒效率低，噴涂材料制備限制了自蔓延反應噴涂技術的應用和發展。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述兩種工藝的不足，又綜合利用兩種工藝的優點，提供一種噴涂材料制備技術簡單，質量可靠，以用自蔓延粉末壓制成的棒為噴涂材料，噴涂時借助氧乙炔火焰的點燃和輔助燃燒生成金屬陶瓷棒后再熔化成液滴而噴涂到的金屬表面的一種新的自蔓延反應噴涂方法，以達到用陶瓷棒噴槍制備熔點更高、更耐磨的碳化物陶瓷涂層的目的。本發明的目的是這樣實現的一種金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，包括以下工藝過程將用自蔓延粉末壓制而成、可在噴涂過程中通過自蔓延反應生成金屬陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒噴槍內，通過氧乙炔火焰加熱使其發生自蔓延放熱反應，在高溫下反應產物熔融，壓縮空氣將其霧化成顆粒，噴射到經表面粗化處理和預熱的金屬基體表面，形成碳化物金屬陶瓷涂層。本發明金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，所述金屬基體為鋼板；所述乙炔壓力 0. 05Mpa,氧氣壓力 0. 02-0. 03Mpa,空氣壓力 0. 04Mpa。所述自蔓延金屬陶瓷棒制備方法包括以下工藝步驟
步驟一、將Ti粉和C粉按質量比為4 :1比例配制，再添加！^粉和W粉，再加入水玻璃， 機械攪拌8小時，配制成濕料，其中狗粉質量占濕料總質量的25%，W粉質量占濕料總質量的5%，水玻璃質量占濕料總質量的10% ；步驟二、將步驟一配制的濕料裝入兩個型腔橫截面呈半圓形的模具中，用壓力機壓制成直徑為Φ6mm，長度為500mm的棒，出模后200°C下烘干1小時。本發明特點是將噴涂材料由經團聚的粉末，改為使用可在噴涂過程中發生自蔓延反應生成金屬陶瓷的條或棒，即自蔓延金屬陶瓷棒。本發明的優點是
1、氧乙炔的燃燒熱與噴涂材料本身的自蔓延反應熱疊加，提高了陶瓷的熔化能，因而采用反應噴涂技術，用氧乙炔作燃料也可以在金屬表面制備出碳化物等高熔點陶瓷涂層。 反應噴涂不但節省能源，所用的材料為廉價的單質金屬或非金屬粉末，成本低廉。2、將噴涂材料由經團聚的粉末，改為可通過自蔓延反應生成的金屬陶瓷條或棒， 即自蔓延金屬陶瓷棒。其優點是與反應噴涂技術相比較，將市面購置的粉末不經研磨，直接配料后研制成自蔓延金屬陶瓷棒。減輕了研磨、混分和團聚過程中造成的氧化和工時的消耗。解決了反應噴涂材料制備的難題。與已有的陶瓷棒噴涂技術比較，由于噴涂材料本身放熱，提高了噴涂材料的熔化溫度，可在金屬表面制備出更高熔點的涂層。
圖1為本發明涉及的自蔓延金屬陶瓷棒示意圖。圖2為本發明涉及的噴涂設備示意圖。圖中附圖標記
噴槍1、送絲調速器2、自蔓延陶瓷棒3。
具體實施例方式參見圖廣2，圖1為本發明涉及的自蔓延金屬陶瓷棒示意圖。圖2為本發明涉及的噴涂設備示意圖。由圖1和圖2可以看出，本發明金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，所述方法包括以下工藝過程用陶瓷棒噴槍、空氣壓縮機和送絲調速器、氧、乙炔氣瓶及其調壓表作為噴涂設備，用可在噴過程發生自蔓延反應生成金屬陶瓷棒，用自蔓延粉末壓制成的棒材作為噴涂材料，噴涂前先將其放入陶瓷棒噴槍內，通過氧乙炔火焰加熱使其發生自蔓延放熱反應，在高溫下反應產物熔融，壓縮空氣將其霧化成顆粒，噴射到噴射到經表面粗化處理和預熱的金屬基體表面，形成碳化物金屬陶瓷涂層。典型的噴涂設備和噴涂工藝參數 噴涂設備陶瓷棒噴涂設備。噴涂材料=Ti-C-Fe-W系列自蔓延金屬陶瓷棒。金屬基體鋼板。乙炔壓力0. 05Mpa，氧氣壓力0. 02-0. 03Mpa，空氣壓力0. 04Mpa，送絲速度根據實
際情況調整，理論上，送絲速度快，噴涂速度快，噴涂質量差，送絲速度慢，噴涂速度快，噴涂質量好。本發明自蔓延金屬陶瓷棒制備方法，所述方法包括以下工藝過程將Ti粉和C粉按照按化學計量配制，為提高涂層的韌性、降低孔隙率，添加一定比例狗粉和W粉。為了使陶瓷棒結合更緊密，不易斷裂，在混合粉中需要加入一定量的水玻璃作為粘結劑。混勻后， 將配制好的濕料裝入兩個半圓形模具中，用壓力機壓制成棒，出模后烘干。
采用該自蔓延金屬陶瓷棒，用氧乙炔作燃料也可以制備出碳化物等高熔點陶瓷。 反應噴涂不但節省能源，所用的材料為廉價的單質金屬或非金屬粉末，成本低廉。減少了磨粉、造粒等復雜的加工工序，氧化較少，產品利用率高、制作方便。典型自蔓延金屬陶瓷棒制備工藝實施例
將Ti粉和C粉按照質量比為4 1的比例配制，再添加!^e粉和W粉，其中!^e粉質量占總質量的25%，W粉質量占總質量的5%。在混合粉中需要加入占總質量10%的水玻璃作為粘結劑。機械攪拌8小時，使其充分混勻，將配制好的濕料裝入兩個半圓形模具中，用壓力機壓制直徑為6mm，長度為500mm的棒，出模后200°C下烘干1小時。
權利要求
1.一種金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程 將用自蔓延粉末壓制而成、可在噴涂過程中通過自蔓延反應生成金屬陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒噴槍內，通過氧乙炔火焰加熱使其發生自蔓延放熱反應，在高溫下反應產物熔融，壓縮空氣將其霧化成顆粒，噴射到經表面粗化處理和預熱的金屬基體表面，形成碳化物金屬陶瓷涂層O
2.根據權利要求1所述的一種自蔓延金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，其特征在于 所述基體為鋼板；所述乙炔壓力0. 05Mpa，氧氣壓力0. 02-0. 03Mpa，空氣壓力0. 04Mpa。
3.根據權利要求1或2所述的一種金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，其特征在于所述自蔓延金屬陶瓷棒制備方法包括以下工藝步驟步驟一、將Ti粉和C粉按質量比為4 1比例配制，再添加!^e粉和W粉，其中!^e粉質量占總質量的25%，W粉質量占總質量的5%，再加入水玻璃，水玻璃質量占總質量的10%，機械攪拌8小時，配制成濕料；步驟二、將步驟一配制的濕料裝入兩個型腔橫截面呈半圓形的模具中，用壓力機壓制成直徑為Φ6mm，長度為500mm的棒，出模后200°C下烘干1小時。
全文摘要
本發明涉及一種金屬陶瓷棒自蔓延反應噴涂方法，所述方法包括以下工藝過程所述方法包括以下工藝過程將用自蔓延粉末壓制而成、可在噴涂過程中通過自蔓延反應生成金屬陶瓷棒的棒材放入陶瓷棒噴槍內，通過氧乙炔火焰加熱使其發生自蔓延放熱反應，在高溫下反應產物熔融，壓縮空氣將其霧化成顆粒，噴射到經表面粗化處理和預熱的金屬基體表面，形成碳化物金屬陶瓷涂層。采用本發明方法可以用陶瓷棒噴涂槍在鋼表面制備出熔點更高、更耐磨的碳化物金屬陶瓷涂層。
文檔編號C23C4/10GK102277549SQ20111022930
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者張鴻海, 朱磊, 譚佃龍, 陳威, 高一翔 申請人:江陰東大新材料研究院