[发明专利]一种制备高硅铝合金涂层的方法

说明书

本发明公开了一种制备高硅铝合金涂层的方法，步骤1、对基体进行净化、粗化预处理；步骤2、将高硅铝合金粉末送入喷枪中，在气体保护下采用超音速等离子喷涂工艺进行喷涂；其中，所述高硅铝合金粉末粒度为10～70μm，喷涂距离为70～120mm，工作电流为300～400A，工作电压为100～170V，工作功率为30～68kW，送粉量为5～50g/min，氩气流量为90～300L/min，氢气流量为2～40L/min，涂层厚度为10～2000μm。通过超音速等离子气喷涂工艺在基材表面进行喷涂，能够增加基材整体的硬度和耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种制备合金涂层的方法，特别是一种制备高硅铝合金涂层的方法。

背景技术

高硅铝合金因具有高的比强度、低的热膨胀系数、优异的耐磨性能，因此现在各国都在研究利用高硅铝合金代替现行的钢质材料来制作发动机缸套，从而实现全铝发动机的制造，以此减轻汽车的重量，提高发动机的使用寿命及燃料利用率。由于高硅铝合金的Si含量较高，在采用传统铸造的方法制备合金时合金液的凝固速度很慢，组织中会出现大量粗大的初晶硅与共晶硅，这显著地降低了合金的力学性能。因此目前主要采用喷射成型技术来制备高硅铝合金，德国的PEAK公司已经采用喷射成形技术生产出高硅铝合金缸套，此缸套材料的成分是Al-25Si-4Cu-1Mg，并已运用到奔驰V6和V8发动机上。但是在国内应用还不多，主要是喷射成形工艺复杂、成本高，并且喷射成型的高硅铝合金还需进行热挤压处理消除气孔，热处理时效强化后才能加工成零件，这更增加了制备的成本及时间，因此制约了高硅铝合金的应用。

发明内容

本发明设计开发了一种制备高硅铝合金涂层的方法，在大气环境下，通过超音速等离子喷涂工艺在铝合金基体表面进行喷涂，得到整体强度足够高，表面也具有与高硅铝合金等同甚至更优的耐磨性的基材。

本发明的另一发明目的，能够对制备高硅铝合金涂层过程中的喷涂速度进行控制，得到厚度稳定的涂层，提高制备效率。

本发明提供的技术方案为：

一种制备高硅铝合金涂层的方法，包括：

步骤1、对基体进行预处理；

步骤2、将高硅铝合金粉末送入喷枪中，在气体保护下采用超音速等离子喷涂工艺进行喷涂；

其中，所述高硅铝合金粉末粒度为10～70μm，喷涂距离为70～120mm，工作电流为300～400A，工作电压为100～170V，工作功率为30～68kW，送粉量为5～50g/min，氩气流量为90～300L/min，氢气流量为2～40L/min，涂层厚度为10～2000μm。

优选的是，所述高硅铝合金粉末为Al-25Si-4Cu-1Mg合金粉、Al-20Si合金粉、Al-25Si合金粉或Al-30Si合金粉。

优选的是，所述Al-25Si-4Cu-1Mg粉末采用雾化法制备。

优选的是，所述步骤2中气体保护包括主气体保护和次级气体保护。

优选的是，所述主气体为氩气，次级气体为氢气。

优选的是，所述高硅铝合金粉末的喷涂速度为：

其中，λ为校正系数，w为送粉量，r高硅铝合金粉末的粉末粒径，U为工作电压，I为工作电流，Q_Ar为氩气流量，Q_He为氢气流量，L为高硅铝合金粉末与喷嘴间的距离，h为喷涂距离，η为阻力系数，α为喷涂扇面的圆心角，R为喷涂扇面半径，ρ为高硅铝合金粉末密度，δ为涂层厚度。

一种制备高硅铝合金涂层的方法，其特征在于，包括：

步骤1、对基体进行净化、粗化预处理；