專利名稱：半固態(tài)漿料制備所用斜槽的涂層及其噴涂方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半固態(tài)金屬成形的設備和工藝，尤其涉及一種半固態(tài)漿料制備所用斜 槽的涂層及其噴涂方法。
背景技術：
由于半固態(tài)金屬成形具有許多獨特的優(yōu)點，如近(凈)終成形、產(chǎn)品高質量和高性 能工藝節(jié)能等，被譽為21世紀最具前途的金屬材料加工技術之一。因此一經(jīng)提出，就在理 論和應用上引起了材料工作者的高度關注以及商業(yè)集團的廣泛興趣。從經(jīng)濟角度和過程穩(wěn) 定性角度看，半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料的生產(chǎn)都處于非常重要的地位。目前，已研究開 發(fā)出多種半固態(tài)金屬漿料或坯料的制備方法。冷卻斜槽法是在1998年由日本宇部株式會社發(fā)明用于制備鋁合金和鎂合金的半 固態(tài)坯料的新工藝，已在歐洲申請了專利。該法原理是將略高于液相線溫度的熔融金屬倒 在冷卻板上，由于傾斜板的冷卻作用，在板壁上有細小的晶粒形核并長大，金屬流體的沖刷 和物體的自重作用使晶粒從板壁上滾落，以達到攪拌效果，從而達到細化晶粒，獲得理想的 微觀組織的目的。然而在此過程中，斜槽表面會形成較厚的凝殼，浪費了原材料。公開的方面表明，在斜槽表面噴涂一種氮化硼(BN)涂層可以有效的避免斜 槽表面凝殼的產(chǎn)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)。但是斜槽表面完全噴涂涂層時，雖然可以避免凝殼 的產(chǎn)生，但不能獲得理想的半固態(tài)組織。所以，亟需找到一種新的方法不僅能有效避免或減 少凝殼的產(chǎn)生，還能獲得較理想的半固態(tài)組織。

發(fā)明內容
鑒于現(xiàn)有技術所存在的上述問題，為了減少冷卻斜槽制備半固態(tài)漿料過程中產(chǎn)生 的凝殼，或因避免凝殼產(chǎn)生而導致的組織不理想，本發(fā)明公開了一種新的混合涂層及其噴 涂方式。本發(fā)明的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的—種半固態(tài)漿料制備所用斜槽的噴涂方法，其特征在于在斜槽工作表面上垂直于軸線方向噴涂“斑馬形”涂層，即垂直于軸線方向在斜槽 的工作表面上呈一定間隔的噴涂出呈弧形條帶狀的涂層條，每兩個相鄰涂條層之間為不噴 涂的非涂層條，所述涂層條和非涂層條沿軸向的寬度比為1-2 1。進一步的，所述涂層是水和氮化硼(BN)粉末按質量比85 15的比例混合而成； 或者，所述涂層是水、氮化硼(BN)粉末及鈦鋁三(TiAl3)粉末按質量比85 8-12 4-6 混合而成；或者，所述涂層是水、氮化硼(BN)粉末、二硼化鈦(TiB2)粉末按質量比85 8-12 3-7混合而成；或者，所述涂層是水、氮化硼(BN)粉末、碳化鈦(TiC)粉末按質量比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，無味、無毒，具有良好的電絕緣 性，化學穩(wěn)定性。冷卻斜槽法制備半固態(tài)漿料出現(xiàn)的問題主要是斜槽表面形成的凝殼，如圖5和圖 6(a)所示，其凝殼的最大厚度可達5cm，長度為斜槽的總長；為了避免凝殼的產(chǎn)生斜槽表面 涂上BN，當表面涂滿涂層后雖然凝殼可以有效的避免，但其組織卻不甚理想，當未刷涂層時 組織大多呈球狀或薔薇狀，如圖2所示，而刷滿涂層后組織呈等軸狀，如圖3(a)和圖4(a) 所示；與之形成對比的，當采用本發(fā)明所述的“斑馬形”涂層的噴涂方式時，其組織形貌，如 圖3(b)和圖4(b)所示，較之刷滿涂層的情形，組織形貌明顯優(yōu)化了 ；而且，較之未刷涂層 的情形，凝殼大大減少，如圖6(b) (c)所示，所述凝殼的最大厚度僅幾個毫米，長度也不到 30cm;很顯然，本發(fā)明所述的噴涂方式，使在冷卻斜槽法制備半固態(tài)漿料過程中不僅能有效 減少凝殼的產(chǎn)生，同時也能獲得理想的半固態(tài)組織，從而獲得了極佳的性價比。同時，另一方面，將圖3(a)和圖4(a)，圖3(b)和圖4(b)分別進行對比，可以明顯 看出，混合涂層的使用，使所得半固態(tài)組織獲得更好的球化效果；并且，由圖6(b) (c)的比 較，可得出，使用混合涂層，斜槽工作表面上的凝殼得到了進一步改善。


圖1是斑馬形涂層的示意圖，圖中，1.涂層條；2.非涂層條；圖2顯示了未刷涂層情況下所得組織形貌照片；圖3顯示了在使用BN涂層(a)全刷滿(b) “斑馬形”噴涂的情況下，所得組織形 貌照片對照；圖4顯示了在使用BN+TiAl3涂層(a)全刷滿(b) “斑馬形”噴涂的情況下，所得組 織形貌照片對照；圖5顯示了未刷涂層情況下的斜槽工作表面上形成的凝殼照片；圖6顯示了(a)未刷涂層(b)噴涂“斑馬形”BN涂層(c)噴涂“斑馬形”混合涂層 的情況下，斜槽工作表面所形成凝殼的對照。
具體實施例方式一種半固態(tài)漿料制備所用斜槽是半圓筒狀，橫截面直徑為25mm，長lm，對所述斜 槽采用混合涂層噴涂，所述混合涂層的配方及配制方法具體如下水85ml鈦鋁三5g氮化硼IOg所述氮化硼(BN)是六方氮化硼白色粉末，無味、無毒，具有良好的電絕緣性，化學 穩(wěn)定性。將氮化硼粉末置于冷水中，充分攪拌使其充分溶解，等氮化硼粉末溶解成粘稠狀 時，加入鈦鋁三粉末，攪拌均勻，得到混合液。將混合液按照上述“斑馬狀”手工涂刷在斜槽表面，涂敷風干后在斜槽表面凝固得到一層保護層，即半固態(tài)漿料制備斜槽專用涂層。具體噴涂方法如下在所述斜槽工作表面上垂直于軸線方向噴涂“斑馬形”涂層，即垂直于軸線方向在 斜槽的工作表面上呈一定間隔的噴涂出呈弧形條帶狀的涂層條，每兩個相鄰涂條層之間為 不噴涂的非涂層條，所述涂層條和非涂層條沿軸向的寬度均為10cm，如圖1所示。采用上述噴涂方法制備半固態(tài)漿料，所得半固態(tài)組織的形貌如圖4(b)所示；形成 凝殼的情況如圖6(c)所示。實踐證明，本發(fā)明涂敷簡單、成本低、對人和環(huán)境沒有任何損傷和污染、易于操作 和控制，在制備半固態(tài)漿料過程中能夠有效的解決凝殼的產(chǎn)生和組織不夠理想的矛盾。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其 發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種半固態(tài)漿料制備所用斜槽的噴涂方法，其特征在于在斜槽工作表面上垂直于軸線方向噴涂“斑馬形”涂層，即垂直于軸線方向在斜槽的工 作表面上呈一定間隔的噴涂出呈條帶狀的涂層條，每兩個相鄰涂條層之間為不噴涂的非涂 層條，所述涂層條和非涂層條沿軸向的寬度比為1-2 1。
2.如權利要求1所述的噴涂方法，其特征在于所述涂層是水和氮化硼粉末按質量比85 15的比例混合而成；或者， 所述涂層是水、氮化硼粉末及鈦鋁三粉末按質量比85 8-12 4-6混合而成；或者， 所述涂層是水、氮化硼粉末、二硼化鈦粉末按質量比85 8-12 3-7混合而成；或者， 所述涂層是水、氮化硼粉末、碳化鈦粉末按質量比85 9-11 4-6混合而成； 其中，所述氮化硼是六方氮化硼白色粉末。
3.一種半固態(tài)漿料制備所用斜槽的涂層，是混合涂層，其特征在于它是水、氮化硼粉末及鈦鋁三粉末按質量比85 8-12 4-6混合而成；或者， 是水、氮化硼粉末、二硼化鈦粉末按質量比85 8-12 3-7混合而成；或者， 是水、氮化硼粉末、碳化鈦粉末按質量比85 9-11 4-6混合而成； 其中，所述氮化硼是六方氮化硼白色粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)漿料制備所用斜槽的涂層及其噴涂方法，所述方法是在斜槽工作表面上垂直于軸線方向噴涂“斑馬形”涂層，所述涂層是水和氮化硼粉末按質量比85∶15的比例混合而成；或者是水、氮化硼粉末及鈦鋁三粉末按質量比85∶8-12∶4-6混合而成；或者是水、氮化硼粉末、二硼化鈦粉末按質量比85∶8-12∶3-7混合而成；或者是水、氮化硼粉末、碳化鈦粉末按質量比85∶9-11∶4-6混合而成。本發(fā)明涂敷簡單、成本低、對人和環(huán)境沒有任何損傷和污染、易于操作和控制，在制備半固態(tài)漿料過程中能夠有效的解決凝殼的產(chǎn)生和組織不夠理想的矛盾。
文檔編號B22D1/00GK102069158SQ201110004778
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2011年1月11日
發(fā)明者伏洪旺, 徐軍, 李廷舉, 王同敏, 陳宗寧 申請人:大連理工大學