[發(fā)明專利]一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料制備和施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910995890.7
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110846590B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭純;胡瑞章;李云;陳豐;魏寶麗;張華
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽科技學(xué)院
• 主分類號: C22C38/34
• 分類號: C22C38/34;C22C38/32;C22C38/22;B22F9/08;C23C24/04
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 34102
• 代理人: 王琪

一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料制備方法，包括以下步驟：依次取Si、B、Cr、C、W、Y、Fe的單質(zhì)粉末混合置于中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉熔化，然后進(jìn)行水霧化處理，得到的水粉水混合料，然后過濾脫水、干燥處理，篩選后即得耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料粉末；施工方法為：將原料粉末采用冷噴涂工藝施工，工藝參數(shù)如下：工作氣體和載粉氣體均為氮?dú)猓ぷ鳉怏w壓力2～3.5MPa、溫度600～750℃、距離40mm，槍速300～600mm/s，送粉器的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為3～5r/min。該制備方法步驟簡單，原料易得，噴涂后的涂層可以顯著提高基材在高磁場下的耐磨性能。施工方法簡單易操作，可以達(dá)到原料粉末更好的噴涂效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料制備和施工方法。

背景技術(shù)

磁流變裝置采用磁流變液（Magnetorheological fluid，MRF）為工作介質(zhì)，施加磁場后，磁流變液可迅速從牛頓流體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)，這種變化不僅可以在毫秒級的時(shí)間內(nèi)完成，而且連續(xù)、可調(diào)，呈現(xiàn)可控的屈服強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)阻尼力的半主動(dòng)實(shí)時(shí)連續(xù)控制，而且這種變化是可逆的。正是由于其具有優(yōu)良的流變性能，因此其性能研究及技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)得到越來越多的關(guān)注。但是在磁流變裝置尤其是大功率磁流變裝置使用過程中發(fā)現(xiàn)：在大滑差工況下（大后坐力），后坐時(shí)間極短約幾毫秒，在后坐力作用下磁流變液運(yùn)動(dòng)線速度可達(dá)到10 m/s以上。磁流變液是含有微米或納米級的軟磁性顆粒（如羰基鐵粉、鐵鈷合金粉、氧化鐵粉等）的懸濁液，相當(dāng)于固液兩相流體。同時(shí)在強(qiáng)磁場（高達(dá)2T）作用下磁流變液體轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)，磁流變液體中的顆粒會(huì)與缸體和活塞發(fā)生劇烈的摩擦，導(dǎo)致磁流變裝置活塞頭和缸體發(fā)生嚴(yán)重磨損。最終會(huì)導(dǎo)致活塞和缸體的間隙增大，磁流變裝置的密封失效，這將嚴(yán)重影響磁流變裝置的傳動(dòng)控制性能和使用壽命，因此潤滑和密封問題是高端裝備大功率磁流變裝置研究和應(yīng)用亟待解決的關(guān)鍵問題。眾所周知，機(jī)械裝備部件的磨損、腐蝕和斷裂一般都是從部件材料表面發(fā)生或開始的，采用表面工程技術(shù)對高端裝備系統(tǒng)零部件進(jìn)行表面改性是延長高端裝備使用壽命和提高其性能穩(wěn)定性的有效措施之一。因此，在磁流變裝置等高端技術(shù)裝備關(guān)鍵零部件表面制備耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層，可以延長該類零部件在磁場和磨損復(fù)合服役工況下的使用壽命。

冷噴涂是基于空氣動(dòng)力學(xué)的一種噴涂技術(shù)。壓縮氣體經(jīng)過加熱裝置預(yù)熱之后進(jìn)入縮放性Laval噴嘴進(jìn)行加速，產(chǎn)生高速氣流（300-1200m/s）。粒子（5-50μm）經(jīng)過氣流場加速之后高速撞擊基體，粒子和基體均發(fā)生高塑性形變，從而在基體表面沉積形成涂層。因?yàn)閲娡窟^程中粒子溫度低于其熔點(diǎn)，故稱為冷噴涂。冷噴涂設(shè)備主要由送粉器、加熱器、噴槍、Laval噴嘴等組成。冷噴涂的工藝參數(shù)主要是：工作氣體和載粉氣體的種類、工作氣體的壓力、溫度、噴涂距離、槍速、制備涂層時(shí)送粉器送粉率，其中槍速就是噴槍擺動(dòng)的速度，送粉器里面是個(gè)轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速越快送出的粉越多，所以一般以轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速表示送粉速率，單位為r/min。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料制備方法，該制備方法步驟簡單，原料易得，制備出的原料噴涂后形成的涂層可以顯著提高基材在高磁場下的耐磨性能。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的施工方法，該施工方法簡單易操作，可以達(dá)到原料粉末更好的噴涂效果。

為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耐磨損高導(dǎo)磁功能涂層的原料制備方法，包括以下步驟：

（1）依次取Si、B、Cr、C、W、Y、Fe的單質(zhì)粉末混合置于中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉熔化，其中各組分含量按重量百分比記，Si為8~15%、B為5~10%、Cr為3~5%、C為1~1.5%、W為2~3%、Y為0.2~0.5%、余量為Fe，熔體溫度為1500℃，得到熔融狀態(tài)的液態(tài)混合物；

（2）將步驟（1）得到的熔融狀態(tài)的液態(tài)混合物進(jìn)行水霧化處理，液態(tài)混合物被高壓霧化水破碎成金屬液滴，然后迅速冷卻凝固成粉末狀，得到水粉混合料，水霧化參數(shù)為：霧化頂角40°，高壓水壓力40MPa，導(dǎo)液管內(nèi)經(jīng) 3mm, 霧化水流量 70L/min；