專利名稱：一種鎳鋁復合絲及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種火焰線材噴涂復合金屬線材，屬于表面工程中的熱噴涂技術領域。
背景技術：
熱噴涂技術是表面工程中重要的組成部分，火焰噴涂是熱噴涂技術中的主要工藝方法，它可以噴涂金屬、合金、陶瓷、塑料或金屬陶瓷等材質，形成耐磨損、抗腐蝕、抗高溫氧化、恢復尺寸、屏蔽與絕緣等功能的涂層。這些噴涂材料呈線型狀態(tài)或粉末狀態(tài)，而線型狀態(tài)在結構上可分為實心絲、復合絲、柔性絲或棒材等。在噴涂這些材料時，有些不能與基體建立良好的結合，或者基體的表面性能阻礙涂層的良好結合，還有時為了其它要求(如不便進行表面處理)，在這種情況下，采用一種特殊的噴涂材料，它能在上述條件下與基體產生很好的結合，而其本身又能在其表面很好的粘附那些不易與基體有良好結合的材料，起到一種“膠粘”的作用，此涂層被稱之為粘結涂層(亦稱自粘結涂層)或打底層。迄今，對于火焰線材噴涂而言，自粘結涂層材料最常用的是含鋁20%的鎳鋁復合絲(Ni20Al)。它是80%的Ni與20%的Al構成的復合絲，其結構外皮是鋁，包裹在內的是鎳粉。盡管它們長久以來得到廣泛應用，但作為粘結性材料，它們所形成的涂層與基體之間的結合強度并不很高，通常在30-35mpa之間。近年來，由于涂層材料及其功能不斷增多和擴充，對粘結涂層的要求越來越高，同時還發(fā)現(xiàn)粘結涂層除作為通常意義上的打底層之外，還有其它的特定應用，而在應用方面進行擴充的前提是，粘結層應該具有更高的結合強度。據此，研制一種高結合強度的粘結性涂層材料，具有重要意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新型結構的鎳鋁復合絲材及其制備方法，該復合絲用于火焰線材噴涂，作為某些噴涂材料的粘結打底涂層，提高涂層利基體之間的結合強度。本發(fā)明的技術方案是通過以下方式實現(xiàn)的一種鎳鋁復合絲，其特征在于線材外皮是鋁帶，內芯是鎳絲。上述的鎳鋁復合絲，其特征在于該復合絲的直徑為2-3mm。上述的鎳鋁復合絲，其特征在于鋁帶包覆在鎳絲外圍，按重量百分計總體成分為鎳70-95%，鋁5-30%。本發(fā)明還提供了一種鎳鋁復合絲的制備方法，其特點在于外皮鋁帶在軋制過程中先軋成U型，再將鎳絲導入鋁帶的U槽中，經包覆軋輥制成復合絲。本發(fā)明提供的鎳鋁復合絲，適用于氧和燃氣為熱源的火焰噴涂，其優(yōu)點在于噴涂過程中，受氧和燃氣燃燒所產生的熱，鎳和鋁被加熱至熔化，二者發(fā)生金屬間化合反應，生成NixAly金屬化合物。鋁在熔化成熔滴飛行時，也有少量與周圍空氣發(fā)生氧化反應，這些反應都放出大量化學熱。當熔滴飛抵并撞擊到基體表面時，這些熱量有助于熔滴在表面鋪展后形成微區(qū)熔池，建立亞冶金結合。同時，這道粘結打底的涂層表面，具有均勻而又粗糙的表面形態(tài)，能牢牢“抓住”在其上面沉積的另一種材質的新涂層，具有膠粘劑的作用，達到很高的結合強度。這種復合線材用火焰噴涂，與基體的結合強度高，對碳鋼的結合強度可達69mpa 以上。對退火鋼、淬火鋼、合金鋼、鎳、鋁、鑄鐵、鈦、鈮利鉭等材質都有良好的粘結性。由于有很高的結合強度和特定的表面狀態(tài)，除廣泛用于打底層之外，還可用于抗氧化(< 650°C )、 抗沖蝕、抗磨損，適用于熱處理工具、排氣閥、初軋輥的牽引涂層等。


圖1為本發(fā)明的鎳鋁復合絲的制備過程。圖2為本發(fā)明的鎳鋁復合絲的斷面示意圖。圖3表示火焰噴涂涂層表面狀態(tài)，顯示有一定的粗糙特征。圖4是火焰噴涂涂層的杯突試驗，其中未發(fā)現(xiàn)任何微裂紋。圖5是火焰噴涂現(xiàn)行粉芯鎳鋁復合絲涂層的杯突試驗，其中有明顯微裂紋。圖6是火焰噴涂本發(fā)明復合絲涂層的金相照片。
具體實施例方式本發(fā)明的鎳鋁復合絲的制備過程見圖1，具有一定寬度和厚度的鋁帶2經送料盤 1，被驅動到成型輥3中，連續(xù)通過四道軋制，成為U型的鋁帶后被驅動到包覆輥5中，在包覆輥5之前，鎳絲由送料盤4導入到U型鋁帶中，經四道包覆輥后，即形成鋁包鎳復合絲6。 鎳絲和鋁帶的化學純度均>99.0%，制成復合絲后，鋁含量占線材總重量的5-30%。線材直徑為2mm-3mm,圖2是本發(fā)明的鎳鋁復合絲的斷面示意圖，從圖中可以看出，該復合絲的內芯是鎳絲1，外皮是鋁帶2。圖3為本發(fā)明的鎳鋁復合絲用火焰噴涂后形成的涂層表面，顯示有一定的粗糙特征。圖4為本發(fā)明的鎳鋁復合絲經火焰噴涂形成的涂層的杯突出試驗照片，其中未發(fā)現(xiàn)任何裂紋。圖5為現(xiàn)有技術的粉芯鎳鋁復合絲經火焰噴涂形成的涂層的杯突出試驗照片，顯示有明顯的裂紋。圖6為本發(fā)明的鎳鋁復合絲經火焰噴涂形成的涂層金相照片，照片顯示紋理清晰、致密、氧化物低。實施例1 采用厚度為0.35mm的純鋁帶(Al > 99 ，裁成寬度為8. 33mm的窄條，放置于專用制絲設備的料盤內。鋁帶經四道輥被軋成U型，進入系統(tǒng)的中部位置，此處鎳絲被導入鋁帶U型槽中，再經四道包覆輥，鎳絲被鋁箔完整包覆，復合絲即制作完成，鎳絲直徑為 2. 3mm,做成復合絲的直經為3. Omm,將此復合絲用METCO 14E火焰線材噴槍噴涂，工藝參數為氧氣、乙炔和空氣的壓力分別為(mpa)0.21、0. 1及0.48，三者的流量分別為(流量計讀數)42、40及50，噴涂距離為150-200mm，噴涂層厚度為0. 3mm,外觀清整，有一定粗糙度、淺灰色、致密。經測試，對碳鋼基體表面的結合強度，四個測試點平均值，不噴砂為62mpa，噴砂為 69. 85mpa。表1列出了火焰線材噴涂涂層的結合強度，共測四個點，基體為45號鋼，平均值為 69. 85mpa。表2列出了火焰線材涂層的顯微硬度，經四點測定，其平均值HV0. 3為398. 5，見
權利要求
1.一種鎳鋁復合線材，作為某些噴涂材料的粘結打底涂層，其特點是線材外殼是鋁，內芯是銀。
2.在權利要求1中，外皮鋁在軋制過程中先軋成U型，再將鎳絲導入鋁帶U槽中，經包覆軋輥制成復合絲。
3.權利要求1所述的線材直徑為2mm或3mm，適用于氧和燃氣為熱源的火焰噴涂。
4.權利要求1所述復合線材，特征在于其外皮為鋁箔，內芯是一根鎳絲，鋁箔包裹在鎳絲的外圍，總體成分為鎳70-95 %，鋁5-30 %。
5.權利要求1所述復合線材，其特點在于噴涂時在噴咀出口處鎳和鋁能達到充分熔化，在到達基體表面時產生金屬間化合反應，放出大量熱形成微區(qū)熔池，促使涂層形成亞冶金結合，達到很高的結合強度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型結構的鎳鋁復合絲及其制備方法，該復合絲用于火焰線材噴涂，作為某些噴涂材料的粘結打底涂層。本發(fā)明為鎳鋁復合絲，外皮材質為鋁，內芯材質是鎳，在物理形式上，外皮是鋁帶，內芯為鎳絲。所述復合絲的直徑為2-3mm，總體成份按重量百分數計，鎳為70-95％，鋁為5-30％。本發(fā)明還提供了一種鎳鋁復合絲的制備方法，其特征在于外皮鋁帶在軋制過程中先軋成U型，再將鎳絲導入鋁帶的U槽中，經包覆軋輥制成復合絲。這種結構獨特的復合材料，在噴涂時兩種組分在基體表面產生放熱反應，使涂層與基體形成微冶金結合，達到很高的結合強度。
文檔編號B22F5/12GK102492915SQ20111041946
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者樂明, 賈永昌 申請人:北京廊橋表面技術發(fā)展有限公司