一种在铝合金表面涂敷耐磨涂层的方法，属于自蔓延高温合成技术制备金属间化合物涂层的技术领域。采用反应Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，反应放出巨大的热量，产物为熔融态，在离心力的作用下，液态的Ｆｅ和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］分离，在反应原料中加入过量的铝，Ａｌ就会和Ｆｅ生成铁铝金属间化合物，同时自蔓延反应Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］放出的热量会使铝表面的氧化膜熔解，使得铁铝金属间化合物很容易与铝基体形成冶金结合，反应结束后去除掉表面的氧化铝层即可得到金属间化合物涂层。本发明专利技术的优点在于工艺简单，涂层与基体形成冶金结合，结合强度高。涂层厚度可控。涂层硬度均匀，维氏硬度ＨＶ↓［０．３］可达４．６６ＧＰａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自蔓延高温合成技术制备金属间化合物涂层的
，特别是提供了，利用自蔓延熔铸技术在铝合金表面涂敷Fe(Ni)-Al系金属间化合物涂层。
技术介绍
铝合金是工业用量最大的有色金属材料，它具有比重轻，储量丰富，耐腐蚀性好的特点，广泛的应用于航空、航天、动力机械等方面，然而相对于钢铁材料，铝合金硬度低，耐磨性差，限制了铝合金的进一步应用。目前铝合金表面强化的方法主要有激光表面熔敷，热喷涂等，这些方法都存在生产周期长，工艺复杂，成本高或者对设备要求高等缺点。另外，由于铝合金的熔点仅有660℃，在其上熔覆高于熔点的合金会出现坍塌稀释率高等问题，要得到高质量的熔覆层十分困难，再加上铝表面有一层具有2477℃熔点的致密的氧化膜，使界面的冶金结合形成更加困难。铁铝金属间化合物具有低成本、较低的密度和显著的抗高温硫化、抗氧化力，以及高硬度和优异的抗腐蚀性能。目前铁铝金属间化合物的生产方法主要包括熔铸法和粉末冶金方法。自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis，缩写SHS)，是利用化学反应自身放热制备材料的新技术。利用自蔓延反应混合物在燃烧合成过程时产生的高温超过产物熔点，形成熔体，采用冶金工艺处理熔体，可得到铸件、涂层，或者完成焊接，这种方法称为SHS冶金。自蔓延熔铸是自蔓延冶金的一种形式。在自蔓延反应中加入过量的Al即可生成Fe-Al金属间化合物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，采用自蔓延离心熔铸法制备Fe(Ni)-Al金属间化合物涂层。实现了工艺简单，涂层与基体形成冶金结合，结合强度高。本专利技术采用反应，反应放出巨大的热量，产物为熔融态，在离心力的作用下，液态的Fe和Al2O3分离，在反应原料中加入过量的铝，Al就会和Fe生成铁铝金属间化合物。同时自蔓延反应Fe2O3+2Al＝2Fe+Al2O3放出的热量会使铝表面的氧化膜熔解，使得铁铝金属间化合物很容易与铝基体形成冶金结合。同时由于自蔓延反应迅速，时间短，基体不会产生熔塌等不良现象。反应结束后去除掉表面的氧化铝层即可得到金属间化合物涂层。具体工艺如下1、将Fe2O3粉和铝粉混和，球磨2～3小时，其中铝粉占混和粉总质量的31～40％。2、可以用Ni2O3粉代替Fe2O3粉，以形成Ni-Al金属间化合物涂层。3、将球磨后的混和粉末堆敷在铝基体表面，控制反应原料的离心加速度在500～5000m/s2。反应结束后去除掉表面的氧化铝层即可得到金属间化合物涂层。经观察分析可以在铝基体表面形成1～5mm的金属间化合物涂层。本专利技术的优点在于工艺简单，涂层与基体形成冶金结合，结合强度高。涂层厚度可控。涂层硬度均匀，维氏硬度HV0.3可达4.66GPa。附图说明图1为本专利技术采用轴向离心法为铝管涂敷耐磨涂层反应前的示意图。铝基体1、氧化铁粉、铝粉的混合物2、用于点燃的钨丝3。图2为本专利技术采用轴向离心法为铝管涂敷耐磨涂层反应结束后的示意图。其中，生成的金属间化合物涂层4、氧化铝层5。图3为本专利技术为铝板涂敷耐磨涂层反应前的示意图。图4为本专利技术为铝板涂敷耐磨涂层反应结束后的示意图。图5是涂层与基体的结合处的扫描电镜背反射照片。黑色为铝基体，白色为铁铝金属间化合物涂层，灰色为富铝的铁铝金属间化合物。具体实施例方式实施例1反应原料氧化铁粉320g，铝粉144g，混合均匀后装入要涂敷的铝管中，铝管尺寸为Φ74mm，壁厚4mm，长200mm。圆管装卡在离心机上，开动离心机，转速1110转/分(反应原料的离心加速度为500m/s2)，用钨丝点燃物料，在离心力下发生燃烧反应，放出巨大的热量，冷却后去除表面的氧化铝层，即可得到以Fe3Al粉为主相的金属间化合物涂层。实施例2反应原料氧化铁粉32g，铝粉21.6g，混合均匀。铝板长40mm，宽40mm，厚5mm，装入石墨型腔中，石墨型腔装卡在离心机上，型腔底部距离心机圆心20cm，开动离心机，转速1000转/分(反应原料的离心加速度为2240m/s2)，用钨丝点燃物料，在离心力下发生燃烧反应，放出巨大的热量，冷却后去除表面的氧化铝层，即可得到以FeAl为主相的金属间化合物涂层。实施例3反应原料氧化铁粉320g，铝粉180g，混合均匀后装入要涂敷的铝管中，铝管尺寸为Φ74mm，壁厚4mm，长200mm。圆管装卡在离心机上，开动离心机，转速3600转/分(反应原料的离心加速度为4975m/s2)，用钨丝点燃物料，在离心力下发生燃烧反应，放出巨大的热量，冷却后去除表面的氧化铝层，即可得到以Fe3Al和FeAl为主相的金属间化合物涂层。权利要求1.，采用反应，反应放出巨大的热量，产物为熔融态，在离心力的作用下，液态的Fe和Al2O3分离，在反应原料中加入过量的铝，Al就会和Fe生成铁铝金属间化合物，同时自蔓延反应放出的热量会使铝表面的氧化膜熔解，使得铁铝金属间化合物很容易与铝基体形成冶金结合，反应结束后去除掉表面的氧化铝层得到金属间化合物涂层；工艺为a、将Fe2O3粉和铝粉混和，球磨2～3小时，其中铝粉占混和粉总质量的31～40％；b、将球磨后的混和粉末堆敷在铝基体表面，控制反应原料的离心加速度在500～5000m/s2。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于用Ni2O3粉代替Fe2O3粉，以形成Ni-Al金属间化合物涂层。全文摘要，属于自蔓延高温合成技术制备金属间化合物涂层的
采用反应Fe文档编号C01F7/02GK1844453SQ20061001181公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日专利技术者郭志猛, 高峰, 郝俊杰, 隋延安 申请人:北京科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在铝合金表面涂敷耐磨涂层的方法，采用反应Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，反应放出巨大的热量，产物为熔融态，在离心力的作用下，液态的Ｆｅ和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］分离，在反应原料中加入过量的铝，Ａｌ就会和Ｆｅ生成铁铝金属间化合物，同时自蔓延反应Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］放出的热量会使铝表面的氧化膜熔解，使得铁铝金属间化合物很容易与铝基体形成冶金结合，反应结束后去除掉表面的氧化铝层得到金属间化合物涂层；工艺为：ａ、将Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］粉和铝粉混和，球磨２～３小时，其中铝粉占混和粉总质量的３１～４０％；ｂ、将球磨后的混和粉末堆敷在铝基体表面，控制反应原料的离心加速度在５００～５０００ｍ／ｓ↑［２］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志猛，高峰，郝俊杰，隋延安，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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