專利名稱：AgCu涂層材料及涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層材料。特別是涉及一種制備流程簡(jiǎn)單，涂層工藝過程易控制， 噴涂質(zhì)量穩(wěn)定，綜合制備成本較低的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)。
技術(shù)背景航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了越來越高的要求，大推力、高效率、低油耗 己成為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造的總體目標(biāo)，為此，應(yīng)盡量提高渦輪機(jī)進(jìn)口氣體溫度，減小轉(zhuǎn)子 與靜子部件之間的間隙。受材料使用溫度的限制，提高渦輪機(jī)進(jìn)口氣體溫度是有限的，因 而減小壓氣機(jī)、渦輪機(jī)葉尖與機(jī)匣之間間隙的氣路封嚴(yán)技術(shù)就成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要 手段(Demasi J T. Surf &Coat Tech， 1994， 68: 1 9.)。據(jù)資料報(bào)道，在一臺(tái)高壓 渦輪機(jī)內(nèi)，間隙每減小O. 13 0. 25mm ,油耗可減少015 % 110 % ，發(fā)動(dòng)機(jī)效率即可提 高2%左右(張先龍等.新工藝新技術(shù)新設(shè)備，1998， 5: 28)。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和運(yùn) 行過程中，實(shí)際上無法使間隙控制為零，這是因?yàn)?1)發(fā)動(dòng)機(jī)組件的熱膨脹及軸的熱變 形；(2)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，離心力引起的葉片伸長(zhǎng)；(3)零件加工的公差及發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的偏 差；(4)發(fā)動(dòng)機(jī)加速、減速和飛機(jī)著陸等引起的振動(dòng)及零部件因振動(dòng)引起的位移。因此， 航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造時(shí)在葉尖與機(jī)匣之間要預(yù)留2 3mm的間隙。過大的間隙必將使氣體 大量泄漏，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低，而封嚴(yán)材料將有助于將間隙減小到最低限度。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的氣路封嚴(yán)方式主要有蜂窩封嚴(yán)、鑲塊封嚴(yán)、多孔條封嚴(yán)、 金屬氈封嚴(yán)、漿狀鑄型封嚴(yán)和熱噴涂涂層封嚴(yán)。前4種封嚴(yán)方法曾得到較廣泛的應(yīng)用，但 這些封嚴(yán)材料要通過釬焊與機(jī)匣相連，工藝較為繁雜，返修時(shí)去除也相當(dāng)困難；漿狀鑄型 法也由于要進(jìn)行后續(xù)熱處理而很少采用；而熱噴涂封嚴(yán)涂層則由于具有以下優(yōu)點(diǎn)，已得到 越來越廣泛的應(yīng)用(1)容易按照所要求的厚度直接噴涂在發(fā)動(dòng)機(jī)零件上而不需要釬焊； (2)容易返修，舊涂層可去除，新涂層可直接重新噴涂在同一位置；(3)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同 部位、不同使用溫度的要求，可供選擇的材料較多；(4)容易調(diào)整性能，以獲得可磨耗性 和抗沖蝕性的最佳配合；(5)涂層可為機(jī)匣提供熱障和減少其受高溫燃?xì)獾挠绊?易茂中 等.航天工藝技術(shù)，1998， 3: 3)。盡管國內(nèi)外封嚴(yán)材料種類眾多，但不同的封嚴(yán)材料適合不同的工作范圍，航空航天某 些部件的特殊性，需要該粉末涂層適合的工作溫度在300 60(TC，涂層與基體有良好的 力學(xué)性能，且涂層具有優(yōu)良的抗沖蝕磨損性能。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種制備流程簡(jiǎn)單，涂層工藝過程易控制，噴涂 質(zhì)量穩(wěn)定，綜合制備成本較低的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)，其中，AgCu涂層 材料，為銀銅合金粉末，其成份包括有含銀60 80%，銅15 40%。所述的AgCu合金粉末粒度為一100+500目，主體在一120+400目范圍內(nèi)。所述的 AgCu合金粉末的制備方法包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%，銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15 40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設(shè)備中，通過氣體霧化技術(shù)獲得銀銅合金粉末；3) 對(duì)氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，采用還原退火技術(shù)降低合金粉末中氧的含量；4) 進(jìn)行篩分或分級(jí)，從而制備出粉末粒度為一100 + 500目，主體在一120+400目范 圍內(nèi)的涂層材料銀銅合金粉末。所述的氣體霧化技術(shù)是利用中頻感應(yīng)對(duì)氣體霧化設(shè)備加熱，升溫至880 105(TC， 保溫6 25分鐘，采用常規(guī)的銀銅合金精煉除氣該合金粉末。所述的氣體霧化中的工藝參數(shù)為霧化氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化壓力為l 2.2Mpa， 導(dǎo)流管直徑為4 10mm。所述的還原退火是將霧化后的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣 對(duì)霧化后的銀銅合金粉末進(jìn)行還原退火，降低銀銅粉末中氧的含量。在還原退火中所選退火溫度350 60(TC，氣體流量《30L/min，退火時(shí)間10 100min。本發(fā)明的采用AgCu涂層材料制備AgCu涂層的技術(shù)，是采用大氣等離子或火焰熱噴涂 工藝，其制備銀銅涂層的工藝參數(shù)為弧電流《650A;弧電壓《90V; 氬氣壓力0.4 l.OMPa; 氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴涂距離150誦 250mra。本發(fā)明的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)的特點(diǎn)是，綜合制備成本較低，粉末制備流 程簡(jiǎn)單，涂層工藝過程易控制，銀銅合金粉末涂層材料的特點(diǎn)在于可以采用等離子工藝噴 涂，噴涂質(zhì)量穩(wěn)定，制取的涂層可用于航空、航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件、發(fā)動(dòng)機(jī)等。


圖1是采用本發(fā)明制備的AgCu形貌的掃描電子顯微鏡SEM的效果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)做出詳細(xì)說明。 本發(fā)明的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)，是選用銀、銅金屬或銀銅合金為原料，采 用氣霧化技術(shù)獲得銀銅合金粉末，然后采用氫氣還原退火技術(shù)降低合金粉末中O含量，從 而制備出低氧含量的銀銅合金粉末，最后采用大氣等離子噴涂工藝制備銀銅涂層。具體方法如下本發(fā)明的AgCu涂層材料，為銀銅合金粉末，其成份包括有含Ag: 60 80%， Cu: 15 40%。所述的銀銅合金粉末粒度為一100+500目(一150+25)，主體在一120+400 ( — 120 + 38)目范圍內(nèi)。本發(fā)明的AgCu涂層材料的制備方法，包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%，銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15 40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設(shè)備中，通過氣體霧化技術(shù)獲得銀銅合金粉末； 所述的氣體霧化技術(shù)是利用中頻感應(yīng)對(duì)氣體霧化設(shè)備加熱，升溫至880 105(TC，
保溫6 25分鐘，采用常規(guī)的銀銅合金精煉除氣該合金粉末，即將少許活性碳在加料前放置坩堝底部，等合金液熔化后，再在合金液表面放置活性碳，從而降低合金液中氧含量。在氣體霧化中的工藝參數(shù)為霧化氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化壓力為l 2.2Mpa，導(dǎo)流管直 徑為4 10mra。3) 對(duì)氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，采用還原退火技術(shù)降低合金粉末中氧的含量； 所述的還原退火是將霧化后的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣對(duì)霧化后的銀銅合金粉末進(jìn)行還原退火，降低銀銅粉末中氧的含量。在還原退火中所選退 火溫度350 600。C，氣體流量《30L/min,退火時(shí)間10 100min。4) 進(jìn)行篩分或分級(jí)，從而制備出粉末粒度為一100+500目(一150+25)，主體在 一 120+400 (_ 120+38)目范圍內(nèi)的涂層材料銀銅合金粉末。本發(fā)明的采用AgCu涂層材料制備AgCu涂層的技術(shù)，是采用大氣等離子或火焰熱噴涂 工藝，其制備銀銅涂層的工藝參數(shù)為弧電流《650A;弧電壓《90V;氬氣壓力0.4 l.OMPa; 氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴涂距離150mm 250mm。 實(shí)施例1取合金成分Ag: 74wt%， Cu余量。放入非真空霧化設(shè)備，利用中頻感應(yīng)加熱，當(dāng)溫度 加熱至93(TC時(shí)保溫10 20分鐘，待合金液均勻化后，用活性炭精練除氣，利用氮?dú)忪F化， 霧化工藝參數(shù)為霧化壓力為1.2MPa，導(dǎo)流管直徑為6mm，獲得銀銅合金粉末。將霧化的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐，退火溫度為415'C，氫氣流量10L/min， 退火時(shí)間為30min。進(jìn)行分級(jí)制備出涂層材料銀銅合金粉末粒度為300目，主體在280目。從而制備出涂 層材料銀銅合金粉末。采用大氣等離子噴涂AgCu合金粉末，噴涂工藝參數(shù)為弧電流460A;弧電壓70V;氬 氣壓力O. 6MPa; 氬氣流量40L/min 送粉速度50g/min噴涂距離150mm。 實(shí)施例2取合金成分Ag: 71wt%， Cu余量。放入非真空霧化設(shè)備，利用中頻感應(yīng)加熱，當(dāng)溫度 加熱至98(TC保溫8 12分鐘，待合金液均勻化后，用活性炭精練脫氣，利用氬氣霧化，霧 化工藝參數(shù)為霧化壓力為1.4MPa，導(dǎo)流管直徑為8mm。將霧化的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐，退火溫度為415'C，氫氣流量10L/min， 退火時(shí)間為30min。進(jìn)行分級(jí)制備出涂層材料銀銅合金粉末粒度為300目，主體在280目。從而制備出涂 層材料銀銅合金粉末。采用大氣等離子噴涂AgCu合金粉末，噴涂工藝參數(shù)為弧電流460A;弧電壓70V;氬 氣壓力0. 6MPa; 氬氣流量40L/min 送粉速度50g/rain噴涂距離150mra。
權(quán)利要求
1.一種AgCu涂層材料，其特征在于，為銀銅合金粉末，其成份包括有含銀60～80％，銅15～40％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AgCu涂層材料，其特征在于，所述的AgCu合金粉末粒度 為一100+500目，主體在一 120+400目范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AgCu涂層材料，其特征在于，其制備方法包括有如下步驟1) 取金屬材料銀60 80%,銅15 40%，或選擇銀60 80%，銅15~40%的 銀銅合金；2) 將所選原料放入氣體霧化設(shè)備中，通過氣體霧化技術(shù)獲得銀銅合金粉末；3) 對(duì)氣體霧化獲得的銀銅合金粉末，采用還原退火技術(shù)降低合金粉末中氧的含量；4) 進(jìn)行篩分或分級(jí)，從而制備出粉末粒度為一100+500目，主體在-120+400目范 圍內(nèi)的涂層材料銀銅合金粉末。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的AgCu涂層材料，其特征在于，所述的氣體霧化技術(shù)是利用 中頻感應(yīng)對(duì)氣體霧化設(shè)備加熱，升溫至880 1050。C，保溫6 25分鐘，采用常規(guī)的銀銅合 金精煉除氣該合金粉末。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的AgCu涂層材料，其特征在于，所述的氣體霧化中的工藝 參數(shù)為霧化氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化壓力為l 2.2Mpa，導(dǎo)流管直徑為4 10mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的AgCu涂層材料，其特征在于，所述的還原退火是將霧化后 的銀銅合金粉末放入臥式還原退火爐中，利用CO或氫氣對(duì)霧化后的銀銅合金粉末進(jìn)行還原 退火，降低銀銅粉末中氧的含量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的銀銅涂層材料的制備方法，其特征在于，在還原退火中所選 退火溫度350 600。C，氣體流量《30L/min，退火時(shí)間10 100min。
8. —種采用AgCu涂層材料制備AgCu涂層的方法，其特征在于，是采用大氣等離子 或火焰熱噴涂工藝，其制備銀銅涂層的工藝參數(shù)為弧電流《650A;弧電壓《90V;氬氣 壓力0. 4 1. OMPa;氬氣流量20 60L/min;送粉速度10 100g/min; 噴涂距離150mra 250mra。
全文摘要
本發(fā)明公開一種AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)，其中，AgCu涂層材料，為銀銅合金粉末，其成分包括有含銀60～80％，銅15～40％。所述的AgCu合金粉末粒度為-100+500目，主體在-120+400目范圍內(nèi)。本發(fā)明的采用AgCu涂層材料制備AgCu涂層的技術(shù)，是采用大氣等離子或火焰熱噴涂工藝，其制備銀銅涂層的工藝參數(shù)為弧電流≤650A；弧電壓≤90V；氬氣壓力0.4～1.0MPa；氬氣流量20～60L/min；送粉速度10～100g/min；噴涂距離150mm～250mm。本發(fā)明的AgCu涂層材料及涂層制備技術(shù)的特點(diǎn)是，綜合制備成本較低，粉末制備流程簡(jiǎn)單，涂層工藝過程易控制，銀銅合金粉末涂層材料的特點(diǎn)在于可以采用等離子工藝噴涂，噴涂質(zhì)量穩(wěn)定，制取的涂層可用于航空、航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件、發(fā)動(dòng)機(jī)等。
文檔編號(hào)C23C4/08GK101158018SQ20071015022
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者任先京, 曾克里, 許根國 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院