高能束合金6061鋁管耐磨性提高特別涉及采用等離子束合金6061鋁管化制備耐磨復(fù)合涂層的方法。背景技術(shù):鋁合金6061鋁管因其密度小、強(qiáng)度高、加工性能好等性能得到廣泛應(yīng)用,成為應(yīng)用最為廣泛的有色合金6061鋁管,鋁合…
特別涉及采用等離子束
合金6061鋁管化制備
耐磨復(fù)合涂層的
方法。背景
技術(shù):鋁
合金6061鋁管因其密度小、強(qiáng)度高、加工性能好等性能得到廣泛應(yīng)用,成為應(yīng)用最為廣泛的
有色合金6061鋁管,鋁
合金6061鋁管發(fā)展應(yīng)用
方面的研究也越來(lái)越多。但其硬度低、
耐磨性差等缺點(diǎn)限制了其使用范圍,采用熱噴涂
技術(shù)制備高硬度表面涂層是提高鋁
合金6061鋁管耐磨性的主要手段之一。高熵
合金6061鋁管為由五個(gè)以上的元素組元按照等原子比或接近于等原子比
合金6061鋁管化的
合金6061鋁管,具有一些傳統(tǒng)
合金6061鋁管所無(wú)法比擬的優(yōu)異機(jī)械性能,如高
耐磨耐腐蝕性、高強(qiáng)度、高硬度、高韌性等,從而使其成為制作涂層的選擇之一。高熵
合金6061鋁管常含有一定的Al元素,因此對(duì)涂層成分不是特別敏感。等離子噴涂常采用ArN2或再添加部分H2氣,以保護(hù)噴涂過(guò)程中避免熔融
合金6061鋁管粉末
氧化,噴涂過(guò)程中因高溫的電離作用使N氣電離為活性的N原子,有利于與
合金6061鋁管成分反應(yīng)形成氮化物,本申請(qǐng)中通過(guò)添加一定的CrAl不僅有利于形成高熵
合金6061鋁管,而且能夠利用噴涂過(guò)程中的CrAl與N發(fā)生氮化反應(yīng),形成細(xì)小的氮化物,有利于進(jìn)一步提高涂層的硬度和
耐磨性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:高熵
合金6061鋁管自身具有高強(qiáng)度和良好韌性,而且通過(guò)噴涂過(guò)程中氮?dú)庖噪婋x作用可以使N活化,從而借助噴涂過(guò)程進(jìn)一步反應(yīng)形成彌散、細(xì)小的氮化物,能夠制備氮化物增強(qiáng)高熵
合金6061鋁管涂層,以提高鋁制工件的
耐磨性,并且在涂層工件結(jié)合處少量Al熔化,不僅有利于提高結(jié)合強(qiáng)度,而且也不至于影響涂層高熵
合金6061鋁管的優(yōu)良性能。本發(fā)明解決其
技術(shù)問(wèn)題所采用的制作
方法包括下述工藝步驟:步驟一、按一定比例經(jīng)熔煉后霧化制備AlCoCrFeNiBSi
合金6061鋁管粉末,其中Al質(zhì)量含量為16~18%Cr質(zhì)量含量為20~22%Fe質(zhì)量含量為20~22%Co質(zhì)量含量為20~22%B質(zhì)量含量為3~4%Si質(zhì)量含量為3~4%其余為Ni元素;噴涂
合金6061鋁管粉末經(jīng)高溫熔煉后采用惰性氣霧化制備。粒度在10-40μm步驟二、選取待強(qiáng)化的鋁
合金6061鋁管工件表面,對(duì)工件表面清除油污,然后噴砂毛化處理,達(dá)到表面粗糙度均勻,無(wú)反光;最后采用外熱
方式對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度
控制在250~300℃;步驟三、采用熱噴涂的
方式對(duì)工件表面預(yù)噴涂Ni-A l粘結(jié)層,粘結(jié)層厚度
控制在30-100μm所用Ni-A l
合金6061鋁管粉末的粒度為80-240μm其成分中含Al質(zhì)量為8~20%其余為Ni步驟四、采用等離子噴涂設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行熱噴涂,冷卻后即為
耐磨涂層。其噴涂工藝:噴涂槍距工件距離為90-120mm工作電流為500-700A 工作電壓為50-70VN2氣速度為30-50升/minH2速度為5-10升/min送粉量為38±42g/min冷卻氣壓為0.3-0.5MPa噴涂槍移動(dòng)速度為30-80mm/本發(fā)明的有益效果是1本發(fā)明的工藝
方法采用高熵
合金6061鋁管作為
耐磨涂層的基體,能夠充分利用其特有的擴(kuò)散速度慢、對(duì)成分變化不敏感的特性,使涂層具有更高的韌性、強(qiáng)度和
耐磨性。2采用的N2一
方面可以作為保護(hù)氣,另一
方面又利用其電離分解使N具有活性,噴涂過(guò)程中與活性元素CrAl反應(yīng)形成高硬度彌散的CrNAlN從而進(jìn)一步提高涂層的
耐磨性。具體實(shí)施
方式實(shí)施例1步驟一、按一定比例熔煉后霧化制備AlCoCrFeNiBSi
合金6061鋁管粉末,其中Al質(zhì)量含量為16%Cr質(zhì)量含量為20%Fe質(zhì)量含量為20%Co質(zhì)量含量為20%B質(zhì)量含量為3%Si質(zhì)量含量為3%其余為Ni元素;噴涂
合金6061鋁管粉末經(jīng)高溫熔煉后采用惰性氣霧化,霧化氣體采用惰性的Ar氣,熔點(diǎn)在1250℃左右,氣體壓力大約為4~5MPa氣體流動(dòng)率8m3/min氣體噴出噴嘴速率為120m/金屬流動(dòng)速率10kg/min制得的預(yù)
合金6061鋁管粉粒度在10-35μm步驟二、選取
6061鋁
合金6061鋁管工件表面,對(duì)其表面清除油污,然后噴砂毛化處理,達(dá)到表面粗糙度均勻,無(wú)反光;最后采用外熱
方式對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度
控制在250~260℃。步驟三、采用熱噴涂的
方式對(duì)工件表面預(yù)噴涂Ni-A l粘結(jié)層,粘結(jié)層厚度
控制在40-90μm所用Ni-A l
合金6061鋁管粉末的粒度為80-240μm其成分中含Al質(zhì)量為20%其余為Ni步驟四、采用等離子噴涂設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行熱噴涂,冷卻后即為
耐磨涂層。其噴涂工藝:噴涂槍距工件距離為90mm工作電流為500A 工作電壓為50VN2氣速度為30升/minH2速度為5升/min送粉量為38g/min冷卻氣壓為0.3MPa噴涂槍移動(dòng)速度為30mm/結(jié)果表明,鋁
合金6061鋁管表面形成了由氮化物增強(qiáng)的AlCoCrFeNi高熵
合金6061鋁管涂層,涂層基本無(wú)裂紋、無(wú)氣孔,厚度為220μm與基體形成了冶金結(jié)合,提高
耐磨性5.7倍。實(shí)施例2步驟一、按一定比例經(jīng)熔煉后霧化制備AlCoCrFeNiBSi
合金6061鋁管粉末,其中Al質(zhì)量含量為18%Cr質(zhì)量含量為22%Fe質(zhì)量含量為22%Co質(zhì)量含量為22%B質(zhì)量含量為4%Si質(zhì)量含量為4%其余為Ni元素;噴涂
合金6061鋁管粉末經(jīng)高溫熔煉后采用惰性氣霧化,霧化氣體采用惰性的Ar氣,熔點(diǎn)在1250℃左右,氣體壓力大約為4~5MPa氣體流動(dòng)率8m3/min氣體噴出噴嘴速率為120m/金屬流動(dòng)速率10kg/min制得的預(yù)
合金6061鋁管粉粒度在10-40μm步驟二、選取
5052鋁
合金6061鋁管工件表面,對(duì)其表面清除油污,然后噴砂毛化處理,達(dá)到表面粗糙度均勻,無(wú)反光;最后采用外熱
方式對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度
控制在290~300℃。步驟三、采用熱噴涂的
方式對(duì)工件表面預(yù)噴涂Ni-A l粘結(jié)層,粘結(jié)層厚度
控制在30-100μm所用Ni-A l
合金6061鋁管粉末的粒度為80-240μm其成分中含Al質(zhì)量為10%其余為Ni步驟四、采用等離子噴涂設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行熱噴涂,冷卻后即為
耐磨涂層。其噴涂工藝:噴涂槍距工件距離為120mm工作電流為700A 工作電壓為70VN2氣速度為50升/minH2速度為10升/min送粉量為42g/min冷卻氣壓為0.5MPa噴涂槍移動(dòng)速度為80mm/結(jié)果表明,鋁
合金6061鋁管表面形成了由氮化物增強(qiáng)的AlCoCrFeNi高熵
合金6061鋁管涂層,涂層基本無(wú)裂紋、無(wú)氣孔,厚度為230μm與基體形成了冶金結(jié)合,提高
耐磨性5.6倍。
、按一定比例經(jīng)熔煉后霧化制備AlCoCrFeNiBSi
合金6061鋁管粉末,其中Al質(zhì)量含量為17%Cr質(zhì)量含量為21%Fe質(zhì)量含量為21%Co質(zhì)量含量為21%B質(zhì)量含量為4%Si質(zhì)量含量為3%其余為Ni元素;噴涂
合金6061鋁管粉末經(jīng)高溫熔煉后采用惰性氣霧化,霧化氣體采用惰性的Ar氣,熔點(diǎn)在1260℃左右,氣體壓力大約為4~5MPa氣體流動(dòng)率8m3/min氣體噴出噴嘴速率為120m/金屬流動(dòng)速率8kg/min制得的預(yù)
合金6061鋁管粉粒度在20-30μm步驟二、選取
5083鋁
合金6061鋁管工件表面,對(duì)其表面清除油污,然后噴砂毛化處理,達(dá)到表面粗糙度均勻,無(wú)反光;最后采用外熱
方式對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度
控制在280℃。步驟三、采用熱噴涂的
方式對(duì)工件表面預(yù)噴涂Ni-A l粘結(jié)層,粘結(jié)層厚度
控制在30-70μm所用Ni-A l
合金管6061鋁管粉末的粒度為80-240μm其成分中含Al質(zhì)量為15%其余為Ni步驟四、采用等離子噴涂設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行熱噴涂,冷卻后即為
耐磨涂層。其噴涂工藝:噴涂槍距工件距離為110mm工作電流為600A 工作電壓為60VN2氣速度為40升/minH2速度為8升/min送粉量為40g/min冷卻氣壓為0.4MPa噴涂槍移動(dòng)速度為50mm/結(jié)果表明,鋁
合金6061鋁管表面形成了由氮化物、硼化物增強(qiáng)的AlCoCrFeNi高熵
合金6061鋁管涂層,涂層基本無(wú)裂紋、無(wú)氣孔,厚度為240μm由于Al
合金6061鋁管熔點(diǎn)較低,少量熔化與基體形成了冶金結(jié)合,提高
耐磨性5.2倍。
6061鋁管我國(guó)2003年產(chǎn)鋼22234萬(wàn)噸,鋼材產(chǎn)量24119萬(wàn)噸,鋼與鋼材比例(本文以下簡(jiǎn)稱(chēng)材鋼比)達(dá)到108%;進(jìn)口鋼錠坯593.46萬(wàn)噸,
出口鋼錠坯149.09萬(wàn)噸;合計(jì)鋼材原料量為22678萬(wàn)噸,其比例也達(dá)到106%;就是100噸鋼可以生產(chǎn)106噸鋼材,這是不可能發(fā)生的事情。本發(fā)明屬于
6061鋁管高能束表面處理領(lǐng)域。
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