[其他]金屬噴涂層的普通加熱爐重熔工藝

在審

• 申請號: 101985000003589
• 申請日: 1985-05-20
• 公開（公告）號: CN85103589B
• 公開（公告）日: 1988-08-24
• 發明（設計）人: 汪行愷
• 申請（專利權）人: 汪行愷
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司
• 代理人: 馬俊芳;高美嶺

一種在大氣中用普通加熱爐對金屬噴涂層進行重熔的工藝，是在爐熔處理前先在噴涂層上涂覆抗氧化金屬層和高溫涂料膜，使被覆蓋的涂層處于偽真空狀態。上述保護層膜在高溫燒結下形成懸浮在液態金屬上的一層殼，對于液態金屬流失具有控制作用。即可以擴大能夠重熔處理的合金種類和允許處理的涂層厚度，又可以有更高的處理溫度并縮短時間，對爐腔溫度分布均勻性要求低，對爐熔工藝的普及特別對大型工件涂層重熔提供一條經濟有效的新途徑。

本發明屬于表面硬化、金屬噴涂層的爐熔處理工藝。

制備自熔合金的涂層通常需要經歷噴涂、重熔二個階段。重熔處理的目的在于消除涂層自身固有的氣孔，使之致密化;同時又使涂層與基材達到釬焊性的結合。人們熟知的如鎳基、鈷基自熔合金，以及它們含碳化物顆粒的復合自熔合金涂層，由于在耐磨、耐蝕及抗高溫氧化等方面有著優異的綜合性能，因此，廣泛地用于各種重要部件的表面強化（見參考文獻〔1-2〕）。

涂層重熔加熱通常是用火焰噴炬進行的，其它方式還有感應加熱、爐內重熔以及新近開展的激光束重熔。（見參考文獻〔3-5〕）。其中由于爐熔工藝不僅可以獲得更高的熱量輸入，而且這種加熱是均勻可控的。因此對于處理大型工件、形狀復雜的、截面厚度不均的工件以及易加熱變形的細長工件時，較其它重熔工藝有不可比擬的優點。（見參考文獻〔4〕）。

進行爐熔處理實質上是對包括涂層在內的工件進行整體地加熱，即是工件及其涂層處于同樣的溫度中。但是爐熔工藝與上述其它加熱方式相比又存在著升溫速度較慢，涂層及工件處在高溫狀態下的時間相對較長的缺點。因此對于多孔性的噴涂層來說，就需要克服在重熔完成之前涂層及其基材不得有過度氧化。所以，目前的爐熔工藝實際是在可控氣氛爐或真空爐中進行的。

目前已知的爐熔處理溫度一般選定在比涂層合金的固相熔點Ts高20～30℃范圍。原則上不超過合金Ts～Te（液相熔點）溫度區間三分之二處的溫度。目的是控制在重熔時合金的液相比例不要太高。因為溫度越高液態金屬的粘度越低，涂層也就容易流失。此外，由于工件在爐內靜置，整個涂層又是同時呈現液相，加上重熔過程難以觀察，因此，重熔涂層的成型控制顯得更加困難。也正是這種重熔時的涂層流失問題，使得同種合金在同樣的涂覆部位其允許的涂層厚度比起其它工藝來要更嚴格的限制。總之，進行成功的爐熔處理就要保證工件各處的涂層均能達到一定的溫度，又要控制涂層不得流失，特別是那些涂層帶有垂直取向的工件。為此不得不對重熔爐的爐腔溫度分布的均勻性提出了極為嚴苛的要求。例如真空爐重熔時要求真空度在10^-2～10^-3托，甚至10^-4托以上，爐內溫差不得超過±3℃。因此真空爐需要特殊的設計和昂貴的費用。這也正是目前爐熔工藝尚不能普及，更不能處理像大型水輪機那樣的重要部件重要原因（見參考文獻〔4-8〕）。

鑒于上述技術的缺點，本發明的任務是提出一種新的爐熔工藝，而且可以在大氣中利用普通加熱爐進行重熔處理。

本發明的原理是在重熔處理前，先在金屬噴涂層表面涂覆抗氧化金屬層和高溫保護涂料膜。使得大氣中的氧首先被保護膜所阻隔，少量滲入的氧則與抗氧化金屬進行反應，從而生成一種氧化物。由于被氧化的金屬通過生成氧化物而增加分子尺寸，實際上使這保護金屬層更為致密。由于這種“自封閉”作用使得其覆蓋的涂層與毗鄰基體處于一種“偽真空”狀態。

本發明的實施方法是在用任何一種熱噴涂工藝沉積的自熔性合金和含碳化物復合自熔合金或其它類似的金屬噴涂層的表面上涂覆一層鋁，這一層稱為抗氧化金屬層。涂覆的方法可以是火焰線材噴涂等任何一種熱噴涂工藝或其它適當的加涂方法，只要覆蓋完整其厚度對工藝效果無明顯影響。然后在上述抗氧化金屬層的基礎上再覆蓋一層如氧化物陶瓷型的高溫涂料或含有氧化物陶瓷型的其它混合涂料。經過上述保護處理的工件可以在通常熱處理用的箱式爐、并式爐或其它適當的加熱爐進行重熔處理。

需要指出的是根據本發明原理的保護層和膜不僅能使被其覆蓋的涂層處于“偽真空”條件，而且它們自身在高溫燒結下形成一層比重輕的能懸浮在液態金屬上的殼層。這一殼層對于液態金屬來說無疑具有牽制和固定作用。因此本發明方法與現有爐熔工藝相比具有下述優點：

1.更易于處理那些Ts-Te溫度區間窄、液態粘度低的合金，這就擴大了能夠處理的合金種類。