一种等离子熔覆用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将Al2(WO4)3颗粒活化；将活化后的Al2(WO4)3解胶；B)将步骤A)得到的Al2(WO4)3颗粒在镀镍液中进行化学镀镍，得到Al2(WO4)3复合材料。本申请还提供了一种Al2(WO4)3复合材料。本申请还提供了一种等离子熔覆的熔覆材料，包括粘结相和上述方案所述的Al2(WO4)3复合材料。本申请提供的Al2(WO4)3复合材料用于等离子熔覆在提高涂层耐磨性的同时还能有效避免涂层开裂。

Composite material for plasma cladding and preparation method thereof

The present invention provides a preparation method of Al_2 (WO_4) _3 composite material, which comprises the following steps: A) activating Al_2 (WO_4) _3 particles; degumming activated Al_2 (WO_4) _3 particles; B) electroless plating nickel on the Al_2 (WO_4) _3 particles obtained by step A in a nickel plating solution to obtain Al_2 (WO_4) _3 composite material. This application also provides a Al2 (WO4) 3 composite material. The application also provides a plasma cladding cladding material, including a bonding phase and an Al 2 (WO4) 3 composite material described in the above scheme. The Al2 (WO4) 3 composite material provided in this application is used for plasma cladding to improve the wear resistance of the coating and effectively avoid the cracking of the coating.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子熔覆用复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料制备领域，尤其涉及镀镍Al2(WO4)3的制备方法、等离子熔覆的熔覆材料与复合涂层的制备方法。
技术介绍
等离子熔覆是集等离子快速融化、熔池中物质相互作用以及快速凝固成型等多学科交叉的新技术，其具体是一种快速非平衡冶金反应过程，即在高能量密度等离子束加热下，基体与根据需要加入的合金粉末同时融化，并形成具有冶金结合特征的涂层。它熔池体积小，中间温度高，两边温度低，温度梯度大，利于晶粒长大，但应力较大，易产生裂纹；熔池中金属的熔化与凝固同步进行，温度分布不均匀，形成对流对熔池有搅拌作用；由于存在悬浮的杂质和未熔的第二相，熔池非均匀形核显著。这些特点均使得熔敷涂层的组织细小，固溶度大，结构多样化，有晶格畸变现象，存在亚稳相等特征。等离子熔覆技术能够在廉价的基材上获得性能优异的金属涂层，并可以显著改善材料的耐磨、耐蚀、耐热等特性，极大的节约了成本，因而该技术在表面工程
得到了广泛研究。镍基粉末是一种重要的等离子熔覆材料体系，包括Ni-B-Si和Ni-Cr-B-Si两种粉末类型；其中，常用的Ni-Cr-B-Si粉末熔敷后涂层的硬度不高，但具有良好的韧性、抗氧化性和耐急冷急热性，在一定温度下具有一定的耐磨和耐蚀能力，易于加工，广泛应用于对硬度要求不高的零部件。为了提高涂层的硬度及耐磨性，一般加入碳化物、硼化物以及硅化物等硬质相，但会带来裂纹开裂及涂层脱落等严重问题。在另一个方面，大型空气压缩机作为一类极具再制造价值的高新技术，其叶片的修复对其使用性能产生至关重要的影响，由于叶片独特的结构特点，研制及加工难度极大。目前，压缩机叶片大多采用FV520B材料制备而成，利用等离子熔覆修复后，由于涂层热胀冷缩的性质，极易导致涂层的剥落及失效，最终影响压缩机的使用性能。为了消除叶片涂层热胀冷缩的不良影响，负热膨胀材料逐渐吸引了研究人员的注意，例如Al2(WO4)3、Zr(WO4)2、Sc2(WO4)3以及Mn3ZnN等等，将上述材料应用于叶片的等离子熔覆过程中有望改善叶片热胀冷缩的问题。其中，Al2(WO4)3热力学稳定温度范围很宽且制备过程简单，经过高温高压处理后，没有相变发生，是一种优良的耐高温耐高压的负热膨胀材料，并且由于本身属于硬质相，其可以极大地提高材料的耐磨性能。但在叶片等离子熔覆过程中，如果单纯地将Al2(WO4)3添加进Ni基粉末中，由于二者结构差异较大，润湿性及匹配度不好，使得在熔覆过程中，Al2(WO4)3粉末在涂层中的分布不均匀，造成整体的材料体系热膨胀系数差异较大，更易造成裂纹的形成乃至涂层的剥落，导致压缩机使用性能出现问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种Al2(WO4)3复合材料，该复合材料用于等离子熔覆，既能提高基体的耐磨性还能避免镀层的开裂问题。有鉴于此，有鉴于此，本申请提供了一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)，将Al2(WO4)3颗粒活化；将活化后的Al2(WO4)3解胶；B)，将步骤A)得到的Al2(WO4)3颗粒在镀镍液中进行化学镀镍，得到Al2(WO4)3复合材料。优选的，所述活化的活化液包括活化液A和活化液B，所述活化液A为比例关系为(70～80)g：(180～250)ml：(5～10)g的氯化亚锡、浓盐酸与三水合锡酸钠的混合液，所述活化液B为比例关系为(0.8～1.2)g：(80～120)ml：(180～250)g：(2.0～3.0)g的氯化钯、浓盐酸、去离子水和氯化亚锡的混合液，所述浓盐酸的浓度为37％；所述Al2(WO4)3颗粒在所述活化的活化液中的浓度为70～85g/L；所述Al2(WO4)3颗粒的粒径为50～70μm。优选的，所述活化的温度为40～60℃，时间为1～2h；所述解胶在浓度为8％～10％的盐酸水溶液中进行，所述解胶的温度为20～30℃，时间为5～10min。优选的，所述镀镍液包括镍源、乙二胺四乙酸、乳酸、水合肼和碱液；所述镍源、乙二胺四乙酸、乳酸、水合肼和碱液在所述镀镍液中的比例关系为(25～35)g/L：(20～30)g/L：(35～45)ml/L：(75～95)ml/L：(35～45)g/L；所述化学镀镍的温度为55～65℃，时间为0.5～1.0h；。本申请提供了一种Al2(WO4)3复合材料，由Al2(WO4)3颗粒和包覆于Al2(WO4)3颗粒表面的镀层组成，所述镀层为镍层。优选的，所述Al2(WO4)3颗粒为50～75μm，所述镍层的厚度为3～6μm。本申请还提供了一种等离子熔覆的熔覆材料，包括粘结相和上述方案所述的制备方法所制备的或上述方案所述的Al2(WO4)3复合材料。优选的，所述Al2(WO4)3复合材料为所述熔覆材料的1～3wt％。本申请还提供了一种复合涂层的制备方法，包括：将Al2(WO4)3复合材料与粘结相混合，得到合金粉末；所述Al2(WO4)3复合材料为上述方案所述的制备方法所制备的或上述方案所述的Al2(WO4)3复合材料；利用等离子熔覆技术将所述合金粉末涂覆于基体表面，得到复合涂层。优选的，所述粘结相为Ni60，所述基体为叶片用材料FV520B。本申请提供了一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，其首先将Al2(WO4)3颗粒活化，再将Al2(WO4)3解胶，最后进行化学镀镍，即得到Al2(WO4)3复合材料。本申请制备的Al2(WO4)3复合材料具有较好的流动性、润湿性，有利于等离子熔覆时送粉均匀，最终与基体合金形成良好的冶金结合，在提高涂层耐磨性的同时还有效避免了涂层的开裂。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的镀镍Al2(WO4)3复合材料的SEM照片；图2为本专利技术实施例1制备的镍基合金涂层形貌的SEM照片；图3为本专利技术实施例1制备的镍基合金涂层磨损形貌的SEM照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。针对现有技术中Ni基复合粉末作为熔覆材料在熔覆条件下容易开裂的问题，本申请公开了一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，本申请制备的Al2(WO4)3复合材料具体为一种镀镍Al2(WO4)3，将其应用于等离子熔覆，在提高涂层耐磨性的同时还可有效避免涂层的开裂问题。具体的，本专利技术Al2(WO4)3复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)，将Al2(WO4)3颗粒活化；将活化后的Al2(WO4)3解胶；B)，将步骤A)得到的Al2(WO4)3颗粒在镀镍液中进行化学镀镍，得到Al2(WO4)3复合材料。在上述制备Al2(WO4)3复合材料的过程中，首先将Al2(WO4)3颗粒活化。所述活化的活化液包括活化液A和活化液B，其中，所述活化液A为比例关系为(70～80)g：(180～250)ml：(5～10)g的氯化亚锡、浓盐酸与三水合锡酸钠的混合液，所述活化液B为比例关系为(0.8～1.2)g：(80～120)ml：(180～250)g：(2.0～3.0)g的氯化钯、浓盐酸、去离子水和氯化亚锡的混合液，所述浓盐酸的浓度为37％；在具体实施例中，所述活化液A为比例关系为70g：200ml：7g的氯化亚锡、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)，将Al2(WO4)3颗粒活化；将活化后的Al2(WO4)3解胶；B)，将步骤A)得到的Al2(WO4)3颗粒在镀镍液中进行化学镀镍，得到Al2(WO4)3复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种Al2(WO4)3复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)，将Al2(WO4)3颗粒活化；将活化后的Al2(WO4)3解胶；B)，将步骤A)得到的Al2(WO4)3颗粒在镀镍液中进行化学镀镍，得到Al2(WO4)3复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化的活化液包括活化液A和活化液B，所述活化液A为比例关系为(70～80)g：(180～250)ml：(5～10)g的氯化亚锡、浓盐酸与三水合锡酸钠的混合液，所述活化液B为比例关系为(0.8～1.2)g：(80～120)ml：(180～250)g：(2.0～3.0)g的氯化钯、浓盐酸、去离子水和氯化亚锡的混合液，所述浓盐酸的浓度为37％；所述Al2(WO4)3颗粒在所述活化的活化液中的浓度为70～85g/L；所述Al2(WO4)3颗粒的粒径为50～70μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活化的温度为40～60℃，时间为1～2h；所述解胶在浓度为8％～10％的盐酸水溶液中进行，所述解胶的温度为20～30℃，时间为5～10min。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镀镍液包括镍源、乙二胺四乙酸、乳酸、水合肼和碱液；所述镍源、乙二胺四乙酸、乳酸、水合肼和碱液在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海斗，董丽虹，邢志国，靖建农，金国，郭伟，徐雅薇，马润波，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11