[发明专利]半固态浆料制备所用斜槽的涂层及其喷涂方法

说明书

技术领域

本发明涉及半固态金属成形的设备和工艺，尤其涉及一种半固态浆料制备所用斜槽的涂层及其喷涂方法。

背景技术

由于半固态金属成形具有许多独特的优点，如近(净)终成形、产品高质量和高性能工艺节能等，被誉为21世纪最具前途的金属材料加工技术之一。因此一经提出，就在理论和应用上引起了材料工作者的高度关注以及商业集团的广泛兴趣。从经济角度和过程稳定性角度看，半固态金属及合金浆料或坯料的生产都处于非常重要的地位。目前，已研究开发出多种半固态金属浆料或坯料的制备方法。

冷却斜槽法是在1998年由日本宇部株式会社发明用于制备铝合金和镁合金的半固态坯料的新工艺，已在欧洲申请了专利。该法原理是：将略高于液相线温度的熔融金属倒在冷却板上，由于倾斜板的冷却作用，在板壁上有细小的晶粒形核并长大，金属流体的冲刷和物体的自重作用使晶粒从板壁上滚落，以达到搅拌效果，从而达到细化晶粒，获得理想的微观组织的目的。然而在此过程中，斜槽表面会形成较厚的凝壳，浪费了原材料。

公开的方面表明，在斜槽表面喷涂一种氮化硼(BN)涂层可以有效的避免斜槽表面凝壳的产生(Toshio Haga、《Semisolid strip casting using a twin roll casterequipped with a cooling slope》、Journal of Materials Processing Technology、2002(130-131)、558-561)。但是斜槽表面完全喷涂涂层时，虽然可以避免凝壳的产生，但不能获得理想的半固态组织。所以，亟需找到一种新的方法不仅能有效避免或减少凝壳的产生，还能获得较理想的半固态组织。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述问题，为了减少冷却斜槽制备半固态浆料过程中产生的凝壳，或因避免凝壳产生而导致的组织不理想，本发明公开了一种新的混合涂层及其喷涂方式。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种半固态浆料制备所用斜槽的喷涂方法，其特征在于：

在斜槽工作表面上垂直于轴线方向喷涂“斑马形”涂层，即垂直于轴线方向在斜槽的工作表面上呈一定间隔的喷涂出呈弧形条带状的涂层条，每两个相邻涂条层之间为不喷涂的非涂层条，所述涂层条和非涂层条沿轴向的宽度比为1-2∶1。

进一步的，所述涂层是水和氮化硼(BN)粉末按质量比85∶15的比例混合而成；或者，

所述涂层是水、氮化硼(BN)粉末及钛铝三(TiAl₃)粉末按质量比85∶8-12∶4-6混合而成；或者，

所述涂层是水、氮化硼(BN)粉末、二硼化钛(TiB₂)粉末按质量比85∶8-12∶3-7混合而成；或者，

所述涂层是水、氮化硼(BN)粉末、碳化钛(TiC)粉末按质量比85∶9-11∶4-6混合而成；

其中，所述氮化硼(BN)是六方氮化硼白色粉末，无味、无毒，具有良好的电绝缘性，化学稳定性。

冷却斜槽法制备半固态浆料出现的问题主要是斜槽表面形成的凝壳，如图5和图6(a)所示，其凝壳的最大厚度可达5cm，长度为斜槽的总长；为了避免凝壳的产生斜槽表面涂上BN，当表面涂满涂层后虽然凝壳可以有效的避免，但其组织却不甚理想，当未刷涂层时组织大多呈球状或蔷薇状，如图2所示，而刷满涂层后组织呈等轴状，如图3(a)和图4(a)所示；与之形成对比的，当采用本发明所述的“斑马形”涂层的喷涂方式时，其组织形貌，如图3(b)和图4(b)所示，较之刷满涂层的情形，组织形貌明显优化了；而且，较之未刷涂层的情形，凝壳大大减少，如图6(b)(c)所示，所述凝壳的最大厚度仅几个毫米，长度也不到30cm；很显然，本发明所述的喷涂方式，使在冷却斜槽法制备半固态浆料过程中不仅能有效减少凝壳的产生，同时也能获得理想的半固态组织，从而获得了极佳的性价比。

同时，另一方面，将图3(a)和图4(a)，图3(b)和图4(b)分别进行对比，可以明显看出，混合涂层的使用，使所得半固态组织获得更好的球化效果；并且，由图6(b)(c)的比较，可得出，使用混合涂层，斜槽工作表面上的凝壳得到了进一步改善。

附图说明

图1是斑马形涂层的示意图，图中，1.涂层条；2.非涂层条；

图2显示了未刷涂层情况下所得组织形貌照片；

图3显示了在使用BN涂层(a)全刷满(b)“斑马形”喷涂的情况下，所得组织形貌照片对照；