专利汇可以提供一种反应火焰热喷涂氧化铝‑氧化钛复相涂层的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种反应火焰 热 喷涂 氧 化 铝 ‑氧化 钛 复相涂层的制备方法,以Al2O3‑TiO2为原料,添加Al‑TiO2‑B2O3系铝热剂为放热体系,采用反应火焰 热喷涂 技术,在可降解铝 合金 的表面制备氧化铝‑氧化钛复相涂层,在经过表面预处理的可降解 铝合金 表面制备Al2O3‑TiO2复相陶瓷涂层,涂层和基体结合较好,结合强度高,在400℃抗热震次数可达到51次不出现翘皮、开裂现象,耐磨粒磨损相对于基体提高10.53‑15.48倍,具有更致密、孔隙率低,耐磨耐蚀性能优异的特点。,下面是一种反应火焰热喷涂氧化铝‑氧化钛复相涂层的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:喷涂喂料的制备:
1-1喂料配比:将Al、TiO2、B2O3、Al2O3四种粉末作为喷涂骨料成分,将Al2O3、TiO2混合,其中Al2O3占二者混合物质量的87%,TiO2占二者混合物质量的13%,将Al、TiO2、B2O3按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分,按照反应式10Al+3B2O3+3TiO2→5Al2O3+3TiB2进行反应,进而确定反应体系Al、TiO2、B2O3的质量比为9:7:8,将Al2O3、TiO2的混合物与Al、B2O3、TiO2的混合物再次混合,Al2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为30-50%,Al、B2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为50-70%;
1-2干法球磨:将步骤1-1混合后的粉末进行球磨,球料质量比为5:1,其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm,大球、中球、小球数比为2:40:250,转速为320r/min,球磨时间为12h,在真空条件下单向不间歇运行,停机后取下球磨罐,放置两天后取样,得到复合粉末;
1-3粘结剂制备:制备质量分数为7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂:在15-20℃的水中浸泡聚乙烯醇1-2小时,使其充分溶胀,在恒温水浴锅中进行溶解并不断搅拌,恒温水浴锅温度控制在80-95℃,并保温2-2.5小时,直到溶液不再含有颗粒;
1-4复合粉末团聚:将步骤1-3所得粘结剂少量、连续地倒入步骤1-2所得的复合粉末中,复合粉末与粘结剂按质量比5:1混合,搅拌速度100-200r/min,时间1-2小时,使其充分均匀混合,之后将所得团聚粉末进行烘干处理;
1-5团聚粉末破碎:将步骤1-4所得团聚的粉末放入研钵中进行破碎过筛,过200目筛,选取筛下的粉末留作喷涂使用;
步骤2:基体材料预处理:
选取可降解铝合金作为基体材料,采用氧-乙炔火焰喷枪对基体进行预热处理,预热温度400-500℃,用线切割将可降解铝合金切成边长为20-30mm的立方体,用砂纸打磨去除氧化皮使试样表面活化并粗化,对基体表面粗化的方法采用喷砂处理,喷砂磨粒为20目刚玉砂,喷涂距离100-150mm,喷砂角度90°,压缩空气压力0.6-0.8MPa,喷砂后从各个角度观察喷砂面,均无反射亮斑时,即为合格;
步骤3:在步骤2处理后的基体材料表面喷涂Ni-Al过渡层:
过渡层材料选用镍包铝合金粉末,镍包铝粉Ni-Al粒度50-120μm,Al元素的含量为质量百分比10.24%,其余为Ni,首先用火焰喷枪对粗化的基体试样进行预热,预热温度为500-
600℃,时间6-9分钟,预热后立即在试样表面喷涂Ni-Al过渡层;
步骤4:陶瓷涂层的制备:
将步骤1-5所得粉末作为喷涂材料,利用氧-乙炔火焰喷涂预热处理后的基体制备陶瓷涂层,先对喷涂有过渡层的基体进行预热,预热温度400-500℃,预热时间是4-6min,试样预热后,立即进行喷涂,反应火焰热喷涂的参数为:喷涂角度60-90°,喷涂距离为110-160mm,O2压力0.8-0.9MPa,C2H2压力0.11-0.14MPa,移动速度60-90mm·s-1,送粉量1.0-1.5kg·h-1
,火焰性质为中性火焰,试样喷涂完后,立刻将其放入400℃马弗炉中随炉冷却;
步骤5:重熔处理:
采用中性火焰对步骤4热喷涂后的陶瓷涂层进行重熔处理,处理时间为15s,火焰重熔的温度为:1000-1200℃。
2.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,所述球磨采用行星式球磨机。
3.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,所述干法球磨球罐材质为刚玉,球罐容积为250ml,磨球材质为氧化锆。
4.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,所述火焰喷枪采用QH-2/h型。
5.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:喷涂喂料的制备:
1-1喂料配比:将Al、TiO2、B2O3、Al2O3四种粉末作为喷涂骨料成分,将Al2O3、TiO2混合,其中Al2O3占二者混合物质量的87%,TiO2占二者混合物质量的13%,将Al、TiO2、B2O3按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分,按照反应式10Al+3B2O3+3TiO2→5Al2O3+3TiB2进行反应,进而确定反应体系Al、TiO2、B2O3的质量比为9:7:8,将Al2O3、TiO2的混合物与Al、B2O3、TiO2的混合物再次混合,Al2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为50%,Al、B2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为50%;
1-2干法球磨:将步骤1-1混合后的粉末进行球磨,球料质量比为5:1,其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm,大球、中球、小球数比为2:40:250,转速为320r/min,球磨时间为12h,在真空条件下单向不间歇运行,停机后取下球磨罐,放置两天后取样,得到复合粉末;
1-3粘结剂制备:制备质量分数为7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂:在15℃的水中浸泡聚乙烯醇2.0小时,使其充分溶胀,在恒温水浴锅中进行溶解并不断搅拌,恒温水浴锅温度控制在80℃,并保温2.5小时,直到溶液不再含有颗粒;
1-4复合粉末团聚:将步骤1-3所得粘结剂少量、连续地倒入步骤1-2所得的复合粉末中,复合粉末与粘结剂按质量比5:1混合,搅拌速度100r/min,时间2.0小时,使其充分均匀混合,之后将所得团聚粉末进行烘干处理;
1-5团聚粉末破碎:将步骤1-4所得团聚的粉末放入研钵中进行破碎过筛,过200目筛,选取筛下的粉末留作喷涂使用;
步骤2:基体材料预处理:
选取可降解铝合金作为基体材料,采用氧-乙炔火焰喷枪对基体进行预热处理,预热温度400℃,用线切割将可降解铝合金切成边长20mm×20mm×20mm的立方体,用砂纸打磨去除氧化皮使试样表面活化并粗化,对基体表面粗化的方法采用喷砂处理,喷砂磨粒为20目刚玉砂,喷涂距离100-150mm,喷砂角度90°,压缩空气压力0.6MPa,喷砂后从各个角度观察喷砂面,均无反射亮斑时,即为合格;
步骤3:在步骤2处理后的基体材料表面喷涂Ni-Al过渡层:
过渡层材料选用镍包铝合金粉末,镍包铝粉Ni-Al粒度50μm,Al元素的含量为质量百分比10.24%,其余为Ni,首先用QH-2/h型火焰喷枪对粗化的基体试样进行预热,预热温度为
500℃,时间9.0分钟,以消除表面的水分和湿气,提高喷涂材料与工件表面接触的温度,减小因基体与涂层的热膨胀差异产生的应力,从而减小因其产生的涂层剥落,预热后立即在试样表面喷涂Ni-Al过渡层,此过渡层的膨胀系数为1.2×10-6/℃,介于基体可降解铝合金(膨胀系数为1.5×10-6/℃)与陶瓷粉体(膨胀系数为0.8×10-6/℃)之间,可缓解涂层和基体之间的热应力,提高涂层和基体的结合强度;
步骤4:陶瓷涂层的制备:
将步骤1-5所得粉末作为喷涂材料,利用氧-乙炔火焰喷涂预热处理后的基体制备陶瓷涂层,先对喷涂有过渡层的基体进行预热,预热温度400℃,预热时间是6min,试样预热后,立即进行喷涂,反应火焰热喷涂的参数为:喷涂角度60°,喷涂距离为110mm,O2压力
0.80MPa,C2H2压力0.11MPa,移动速度60mm/s,送粉量1.0kg/h,火焰性质为中性火焰,试样喷涂完后,立刻将其放入400℃马弗炉中随炉冷却,这样既可以避免因冷却过快,使涂层与基体之间产生大的热应力导致涂层剥落,同时还可以增强涂层与基体之间原子的扩散和成分的渗透,有利于形成化学冶金结合;
步骤5:重熔处理:
采用中性火焰对步骤4热喷涂后的陶瓷涂层进行重熔处理,处理时间为15s,火焰重熔的温度为:1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:喷涂喂料的制备:
1-1喂料配比:将Al、TiO2、B2O3、Al2O3四种粉末作为喷涂骨料成分,将Al2O3、TiO2混合,其中Al2O3占二者混合物质量的87%,TiO2占二者混合物质量的13%,将Al、TiO2、B2O3按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分,按照反应式10Al+3B2O3+3TiO2→5Al2O3+3TiB2进行反应,进而确定反应体系Al、TiO2、B2O3的质量比为9:7:8,将Al2O3、TiO2的混合物与Al、B2O3、TiO2的混合物再次混合,Al2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为40%,Al、B2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为60%;
1-2干法球磨:将步骤1-1混合后的粉末进行球磨,球料质量比为5:1,其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm,大球、中球、小球数比为2:40:250,转速为320r/min,球磨时间为12h,在真空条件下单向不间歇运行,停机后取下球磨罐,放置两天后取样,得到复合粉末;
1-3粘结剂制备:制备质量分数为7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂:在18℃的水中浸泡聚乙烯醇1.5小时,使其充分溶胀,在恒温水浴锅中进行溶解并不断搅拌,恒温水浴锅温度控制在90℃,并保温2.0小时,直到溶液不再含有颗粒;
1-4复合粉末团聚:将步骤1-3所得粘结剂少量、连续地倒入步骤1-2所得的复合粉末中,复合粉末与粘结剂按质量比5:1混合,搅拌速度150r/min,时间1.5小时,使其充分均匀混合,之后将所得团聚粉末进行烘干处理;
1-5团聚粉末破碎:将步骤1-4所得团聚的粉末放入研钵中进行破碎过筛,过200目筛,选取筛下的粉末留作喷涂使用;
步骤2:基体材料预处理:
选取可降解铝合金作为基体材料,采用氧-乙炔火焰喷枪对基体进行预热处理,预热温度450℃,用线切割将可降解铝合金切成边长25mm×25mm×25mm的立方体,用砂纸打磨去除氧化皮使试样表面活化并粗化,对基体表面粗化的方法采用喷砂处理,喷砂磨粒为20目刚玉砂,喷涂距离120mm,喷砂角度90°,压缩空气压力0.7MPa,喷砂后从各个角度观察喷砂面,均无反射亮斑时,即为合格;
步骤3:在步骤2处理后的基体材料表面喷涂Ni-Al过渡层:
过渡层材料选用镍包铝合金粉末,镍包铝粉Ni-Al粒度80μm,Al元素的含量为质量百分比10.24%,其余为Ni,首先用QH-2/h型火焰喷枪对粗化的基体试样进行预热,预热温度为
550℃,时间7.5分钟,以消除表面的水分和湿气,提高喷涂材料与工件表面接触的温度,减小因基体与涂层的热膨胀差异产生的应力,从而减小因其产生的涂层剥落,预热后立即在-6
试样表面喷涂Ni-Al过渡层,此过渡层的膨胀系数为1.2×10 /℃,介于基体可降解铝合金(膨胀系数为1.5×10-6/℃)与陶瓷粉体(膨胀系数为0.8×10-6/℃)之间,可缓解涂层和基体之间的热应力,提高涂层和基体的结合强度;
步骤4:陶瓷涂层的制备:
将步骤1-5所得粉末作为喷涂材料,利用氧-乙炔火焰喷涂预热处理后的基体制备陶瓷涂层,先对喷涂有过渡层的基体进行预热,预热温度450℃,预热时间是5min,试样预热后,立即进行喷涂,反应火焰热喷涂的参数为:喷涂角度75°,喷涂距离为140mm,O2压力
0.85MPa,C2H2压力0.12MPa,移动速度75mm/s,送粉量1.2kg/h,火焰性质为中性火焰,试样喷涂完后,立刻将其放入400℃马弗炉中随炉冷却,这样既可以避免因冷却过快,使涂层与基体之间产生大的热应力导致涂层剥落,同时还可以增强涂层与基体之间原子的扩散和成分的渗透,有利于形成化学冶金结合;
步骤5:重熔处理:
采用中性火焰对步骤4热喷涂后的陶瓷涂层进行重熔处理,处理时间为15s,火焰重熔的温度为:1100℃。
7.根据权利要求1所述的一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:喷涂喂料的制备:
1-1喂料配比:将Al、TiO2、B2O3、Al2O3四种粉末作为喷涂骨料成分,将Al2O3、TiO2混合,其中Al2O3占二者混合物质量的87%,TiO2占二者混合物质量的13%,将Al、TiO2、B2O3按照摩尔比10:3:3构成铝热剂组分,按照反应式10Al+3B2O3+3TiO2→5Al2O3+3TiB2进行反应,进而确定反应体系Al、TiO2、B2O3的质量比为9:7:8,将Al2O3、TiO2的混合物与Al、B2O3、TiO2的混合物再次混合,Al2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为30%,Al、B2O3、TiO2的混合物所占质量百分比为70%;
1-2干法球磨:将步骤1-1混合后的粉末进行球磨,球料质量比为5:1,其中大球、中球、小球直径分别为20mm、10mm、6mm,大球、中球、小球数比为2:40:250,转速为320r/min,球磨时间为12h,在真空条件下单向不间歇运行,停机后取下球磨罐,放置两天后取样,得到复合粉末;
1-3粘结剂制备:制备质量分数为7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂:在20℃的水中浸泡聚乙烯醇1.0小时,使其充分溶胀,在恒温水浴锅中进行溶解并不断搅拌,恒温水浴锅温度控制在95℃,并保温2.0小时,直到溶液不再含有颗粒;
1-4复合粉末团聚:将步骤1-3所得粘结剂少量、连续地倒入步骤1-2所得的复合粉末中,复合粉末与粘结剂按质量比5:1混合,搅拌速度200r/min,时间1.0小时,使其充分均匀混合,之后将所得团聚粉末进行烘干处理;
1-5团聚粉末破碎:将步骤1-4所得团聚的粉末放入研钵中进行破碎过筛,过200目筛,选取筛下的粉末留作喷涂使用;
步骤2:基体材料预处理:
选取可降解铝合金作为基体材料,采用氧-乙炔火焰喷枪对基体进行预热处理,预热温度500℃,用线切割将可降解铝合金切成边长30mm×30mm×30mm的立方体,用砂纸打磨去除氧化皮使试样表面活化并粗化,对基体表面粗化的方法采用喷砂处理,喷砂磨粒为20目刚玉砂,喷涂距离150mm,喷砂角度90°,压缩空气压力0.8MPa,喷砂后从各个角度观察喷砂面,均无反射亮斑时,即为合格;
步骤3:在步骤2处理后的基体材料表面喷涂Ni-Al过渡层:
过渡层材料选用镍包铝合金粉末,镍包铝粉Ni-Al粒度120μm,Al元素的含量为质量百分比10.24%,其余为Ni,首先用QH-2/h型火焰喷枪对粗化的基体试样进行预热,预热温度为600℃,时间6.0分钟,以消除表面的水分和湿气,提高喷涂材料与工件表面接触的温度,减小因基体与涂层的热膨胀差异产生的应力,从而减小因其产生的涂层剥落,预热后立即在试样表面喷涂Ni-Al过渡层,此过渡层的膨胀系数为1.2×10-6/℃,介于基体可降解铝合-6 -6
金(膨胀系数为1.5×10 /℃)与陶瓷粉体(膨胀系数为0.8×10 /℃)之间,可缓解涂层和基体之间的热应力,提高涂层和基体的结合强度;
步骤4:陶瓷涂层的制备:
将步骤1-5所得粉末作为喷涂材料,利用氧-乙炔火焰喷涂预热处理后的基体制备陶瓷涂层,先对喷涂有过渡层的基体进行预热,预热温度500℃,预热时间是4min,试样预热后,立即进行喷涂,反应火焰热喷涂的参数为:喷涂角度90°,喷涂距离为160mm,O2压力
0.90MPa,C2H2压力0.14MPa,移动速度90mm/s,送粉量1.5kg/h,火焰性质为中性火焰,试样喷涂完后,立刻将其放入400℃马弗炉中随炉冷却,这样既可以避免因冷却过快,使涂层与基体之间产生大的热应力导致涂层剥落,同时还可以增强涂层与基体之间原子的扩散和成分的渗透,有利于形成化学冶金结合;
步骤5:重熔处理:
采用中性火焰对步骤4热喷涂后的陶瓷涂层进行重熔处理,处理时间为15s,火焰重熔的温度为:1200℃。
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