一种保护涂层施工工艺制造技术

本发明专利技术涉及基体保护涂层加工技术领域，具体公开了一种保护涂层施工工艺，包括喷涂阶段：将金属粉末或者金属丝加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，其末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20‑90度。本发明专利技术能够降低基体的磨损。

A Construction Technology of Protective Coating

The invention relates to the processing technology field of matrix protective coatings, and specifically discloses a construction technology of protective coatings, including spraying stage: heating metal powder or wire to semi-melting or melting state, accelerating through gas to over 100 m/s and spraying to the surface of the matrix to be sprayed, the terminal velocity of which reaches at least 50 m/s, and accumulating to the surface of the matrix to be added; The angle between the working face and the direction of accelerated metal material movement is 20 to 90 degrees. The invention can reduce the wear of the matrix.

【技术实现步骤摘要】
一种保护涂层施工工艺
本专利技术涉及保护涂层加工领域。
技术介绍
发动机缸体(汽缸体)可以包括容纳内燃发动机的活塞的一个或更多个汽缸孔。发动机缸体可以例如由铸铁或铝铸造而成。铝比铸铁轻，并且可以被选择以减轻车辆的重量并提高燃料经济性。铝制发动机缸体可以包括缸套，诸如铸铁衬套。如果没有缸套，则铝制发动机缸体可以在缸孔表面上包括涂层。铸铁缸套通常使缸体的重量增加，并且可能导致铝制缸体和铸铁缸套之间的热性能不匹配。无缸套的缸体可以接受涂层(例如，等离子体涂覆缸孔工艺)以减少磨损和/或摩擦。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种保护涂层施工工艺，以提升原零部件的耐磨性能。为了达到上述目的，本专利技术的基础方案提供一种保护涂层施工工艺，包括喷涂阶段；喷涂阶段：将粉末状或者丝状的涂层材料加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，涂层材料末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20-90度。本基础方案的有益效果在于：涂层孔隙上升会导致耐磨降低、涂层强度降低，因此通常行业内的认知为夹角在45度以上喷涂效果好，因为夹角在45度以上涂层材料粒子速度快，喷涂后的涂层结合力好，沉积效率高，涂层孔隙率低；45度以下涂层结合力、沉积效率效果损失较大，引发遮蔽效应，涂层孔隙率上升，行业所不采纳；但是经过我们对喷涂参数的创造性搭配后，本工艺对涂层孔隙率以及涂层结合力、沉积效率控制较好，搭配适当，既保障了涂层沉积效率、涂层结合力，又获得了恰当的涂层孔隙率，而涂层孔隙为无序分布的非贯穿微孔结构，能够用来储存润滑介质，当基体工作时基体、涂层温度升高，涂层实体部分膨胀从而将涂层孔隙里的润滑介质挤压出涂层表面，从而在涂层表面形成润滑膜，基体、涂层温度降低时，涂层实体部分收缩而使孔隙变大，进而吸储润滑介质，从而利于润滑性能的保持。此外，通过本工艺加工后的基体利用涂层替代缸套一类的普通的保护套，其优点在于：1、在工艺使用过程中，可以通过调整涂层材料的属性提高涂层耐高温性能，可以保护基体免受燃料燃烧产生的瞬间高温的直接作用，避免基体烧损；2、涂层远远薄于保护套，有利于快速将基体中产生的废热导出进而保证基体的正常工作温度、使用寿命，这在发动机缸体应用上效果突出。3、涂层可以修复基体表面磨损、划伤、砂眼、针孔、损伤，提高成品率。进一步，喷涂阶段具体为将基体放入喷涂机器上进行喷涂，喷头与基体受涂面的夹角为20-90度，过程中对基体进行冷却，气体加速的方式为压强至少为0.3MPA的气体经过600度以上高温加热产生的气体剧烈膨胀。进一步，喷涂前，对基体进行粗糙化。进一步，所述基体材质为铸铁或轻金属或轻金属合金。进一步，将基体粗糙化至表面粗糙度大于等于Ra=10um。在这个粗糙度以下，越细结合力越差，但是喷涂后涂层光洁度越好，在这个粗糙度以上，增加粗糙度对结合力影响较小。进一步，喷涂阶段中保护涂层单层厚度不超过35um。一般工艺中的单层厚度超过25um，涂层结合力达不到使用要求，通过本工艺加工，单层厚度不超过35um时涂层结合力都可符合使用要求。进一步，喷涂方式为高速喷涂。进一步，采用高速电弧喷涂工艺，其中喷涂电压35-38V，喷涂电流180-220A，喷涂距离140-300mm，压缩空气压力0.4-0.8MPa，送丝速度为1-4m/s；或者采用高速等离子喷涂工艺，喷涂电流250-350A，喷涂距离140-300mm，压缩空气压力0.4-0.8MPa，辅助燃气为丙烷或乙炔，流量为12-20L/min，供粉速度为30-200g/min；或者采用普通高速喷涂工艺，其中氧气压强0.4-1.2MPa、流量10-60L/min，氮气压强0.3-1.5MPa，流速为300-1200L/h，涂层材料的送粉速度30-200g/min，燃料流量50-300g/min。进一步，喷涂阶段喷头与基体受涂面的夹角在20-90度范围内渐进式变化。进一步，喷涂阶段喷头自基体一端喷涂至基体另一端或者至少两个喷头分别自基体两端同时由基体边缘向基体中部移动喷涂。喷头自基体一端喷涂至基体另一端能够使得喷涂后的涂层的孔隙率呈现自基体一端至基体另一端逐渐增大的的情形，而至少两个喷头分别自基体两端同时向基体中部喷涂，则使得喷涂后的涂层孔隙率呈现自中间向基体两端逐渐减小的情形。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细的说明：至少一个实施例中，保护涂层施工工艺包括预处理阶段以及喷涂阶段；预处理阶段：对基体进行预处理；喷涂阶段：将金属粉末或者金属丝加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速喷射到待喷涂的基体表面，其末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20-90度，该夹角为20-90度或者其中的任何子范围，即可以为90度、80度、70度、45度、20度或者20-45度或者45-90度或者20-89度或者30-45度。涂层孔隙上升会导致耐磨降低、涂层强度降低，因此通常行业内的认知为夹角在45度以上喷涂效果好，因为夹角在45度以上喷涂后的涂层结合力好，沉积效率高，涂层孔隙率低；45度以下涂层结合力、沉积效率效果损失较大，涂层孔隙率上升，行业不推荐；但是经过我们对喷涂参数的创造性搭配后，本工艺对涂层孔隙率以及涂层结合力、沉积效率控制较好，搭配适当，既保障了涂层沉积效率、涂层结合力，又获得了较大的涂层孔隙率，而涂层孔隙为无序分布的非贯穿微孔结构，能够用来储油，当基体工作时温度升高，涂层孔隙被涂层实体部分膨胀挤压而出油，从而在涂层表面形成油膜，基体温度降低，涂层孔隙被涂层实体部分收缩而吸油储油，从而利于润滑油的保持。相同条件下，其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角的变化会导致涂层孔隙率的变化，具体为该夹角越小，涂层孔隙率越大。在至少一个实施例中，基体在进行保护涂层施工之前，可以对基体表面进行清洁处理。例如基体表面存在油污的时候，可以采取化学除油、物理除油或者电化学除油方式清洗基体表面。经过表面清洁后的基体与涂层的结合力更佳。预处理阶段包括对基体进行除油处理、粗糙化处理。除油完成后将基体放入烘箱干燥至少30min。对除油处理干燥后的基体粗糙化至表面粗糙度大于等于Ra=10um。在这个粗糙度以下，越细结合力越差，但是喷涂后涂层光洁度越好，在这个粗糙度以上，增加粗糙度对结合力影响较小。可以采用的是喷砂方式，但是只要是粗糙化处理都可以提高结合力，包括机械加工特殊形状的沟槽、电化学拉毛、激光拉毛等方式。在至少一个实施例中，喷涂方法可以是高速喷涂，例如高速电弧喷涂、高速等离子喷涂、高速火焰喷涂、高速激光喷涂或冷喷涂，其中高速气流的产生方式可以是燃料燃烧产生的气体剧烈膨胀，从而获得高速气流，其燃料可以是丙烷、氢气、煤油、乙炔、丁烯其中的一种、两种或者多种组合。在至少一个实施例中，喷涂阶段具体为将基体放入喷涂机器上进行喷涂，喷头与基体受涂面的夹角为20-90度，距离为14-38cm，过程中对基体进行冷却，其中氧气压强0.4-1.2MPa、流量10-60L/min，氮气压强0.3-1.5MPa，流速为300-1200L/h，涂层材料的送粉速度30-200g/min，燃料流量50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护涂层施工工艺，其特征在于，包括喷涂阶段：将粉末状或者丝状的涂层材料加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，涂层材料末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20‑90度。

【技术特征摘要】
1.一种保护涂层施工工艺，其特征在于，包括喷涂阶段：将粉末状或者丝状的涂层材料加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，涂层材料末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20-90度。2.根据权利要求1所述的一种保护涂层施工工艺，其特征在于，喷涂阶段具体为将基体放入喷涂机器上进行喷涂，喷头与基体受涂面的夹角为20-90度，过程中对基体进行冷却，气体加速的方式为压强至少为0.3MPA的气体经过600度以上高温加热产生的气体剧烈膨胀。3.根据权利要求1或2所述的一种保护涂层施工工艺，其特征在于，喷涂前，对基体进行粗糙化。4.根据权利要求1或2所述的一种保护涂层施工工艺，其特征在于，所述基体材质为铸铁或轻金属或轻金属合金。5.根据权利要求3所述的一种保护涂层施工工艺，其特征在于，将基体粗糙化至表面粗糙度大于等于Ra=10um。6.根据权利要求1所述的一种保护涂层施工工艺，其特征在于，喷涂阶段中保护涂层单层厚度不超过35um。7.根据权利要求1、2、5或6任一条所述的一种保护涂层施...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗远新，
申请(专利权)人：罗远新，
类型：发明
国别省市：重庆,50