【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属板材无切削加工处理，具体涉及一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法。
技术介绍
1、硬度较低的金属材料在服役期间，面对磨损失效的抵抗能力较弱，为提高材料的服役时长增加经济效益，在材料表面制备硬度更高的耐磨涂层成为最优方法。超音速火焰喷涂（hvof）技术作为一种新兴的技术被广泛应用在工业生产中。送粉机将粉末状的涂层材料送入设备的燃烧室内，并同时注入燃料与助燃剂。涂层粉末在燃烧室内被加热至熔融或半熔融液滴状态，并被燃烧产生的高压喷射而出轰击在基体表面，快速冷却后各液滴相互堆叠形成致密涂层，起到保护基体的作用，制备过程如图1所示。在超音速火焰喷涂技术中使用的燃料以及助燃剂种类包括（氧气，空气，航空煤油等），其中采用的空气作为助燃剂的类型被称为hvaf（high velocity air fuel）。在喷涂的过程中，过高的温度会导致涂层材料的过熔以及氧化脱碳，采用hvaf技术可以在降低燃烧室温度（1500℃）的基础上提高粉末喷涂速度（750 m/s），在业内也被称作温喷涂。
2、虽然hvaf技术具有方便快捷，适应性强且可以实现多种材料表面涂层制备的优点但是也存在较为明显的问题。由于采用hvaf技术制备的涂层是采用高温液滴轰击在基体表面，因此在涂层过程中涂层与基体之间的热应力与形变会随着喷涂时间与涂层厚度而增加，导致基体发生形变，这一变形过程与基体的硬度与厚度密切相关。这一问题若不能及时处理，一方面变形的基体无法使用，另一方面当基体变形量过大时塑韧性较差的涂层会发生崩坏与脱落。这一问题在薄板上极为严重（
3、结合上文中所采用的方法，专利cn107267907a中的方法虽然起到了基体材料的矫直作用，但是其本质上依然是反向喷涂或喷丸。反向喷涂的硬质颗粒打击在基体表面其冲击力传导至涂层上可能会在涂层与基体的结合处产生冲击裂纹。在对于基体进行补偿后，基体材料的背部的平整度会发生极大的变化，这极大地破坏了工件结构的完整性以及后续的工艺性能。同时一个明显的问题也应当被注意，现阶段大多数的研究中对于基体的矫直均是在涂层制备结束后，即为二次成型，在基体矫直的过程中涂层也经历了等量的形变量。高耐磨涂层一般采用粘结相与硬质颗粒相结合的多相复合涂层，其塑韧性相比于基体材料较差，在矫直过程中内部会产生微裂纹，影响后续的使用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种在低硬度金属薄板表面上的超音速火焰喷涂（hvaf）高耐磨涂层（wc-cr3c2-ni）的制备方法。该方法通过薄板小角度形变预处理的方法实现在喷涂后薄板平衡度的恢复，并在涂层喷涂的过程中逐渐释放热应力与形变，实现平整涂层表面一体成型，降低涂层内部应力，杜绝后续处理对于涂层造成的伤害。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1. 对板材进行抛光打磨；
5、步骤2. 采用卷板机对于板材进行预先形变处理；
6、步骤3. 采用超音速火焰喷涂方式，对板材喷涂面喷涂wc-cr3c2-ni粉末，得到具有耐磨涂层的平整板材。
7、所述步骤1中，所述板材厚度不超过1 mm；长度不超过30 cm；宽度不超过20 cm。
8、所述步骤2中，预先形变处理时，板材向非喷涂面弯曲，板材非喷涂面沿长边的弯曲角度为5°-15°，优选为5°。
9、所述步骤3中，wc-cr3c2-ni粉末粒径范围为5μm -30μm；粉末成分以质量百分比计为73% wc-20% cr3c2-7% ni。
10、超音速火焰喷涂过程中，喷涂参数为：hvaf设备；空气压力为69 psi -71 psi；丙烷压力为70 psi -72 psi；氮气压力为22 psi -24 psi；氢气压力为17 psi -19 psi；送粉转速t为2 rpm -5 rpm；枪口距离d为150 mm-200 mm；枪口移速v为0.5 m/s -1.5 m/s；喷涂遍数1遍。
11、所述预变形处理必须在喷涂工艺之前。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
13、现阶段研究中采用的方法多为喷涂结束后进行喷丸或反向喷涂工艺，或对于已经弯折形变的涂层与基体进行钣金矫直处理。反向喷涂与喷丸本质相同，均是采用等量热输入与冲击力对于基体进行补偿，但是应当注意的是涂层本身硬度较高塑韧性较差在后续的喷涂中涂层内部收到形变与冲击作用会产生微小的裂纹。这些裂纹会在后续的使用中之间扩大最终导致涂层的失效，其次喷丸喷涂工艺对于基板背面进行了加工处理，这样的处理会导致基材背面的完整性与光洁度发生变化，最终导致不能满足实际生产中的工艺要求。采用本专利技术中的方法可以实现基材表面平整涂层表面一次成型，减少了二次矫直对于涂层结构的干扰，同时在喷涂结束后，基材背面光洁平整，相比于传统技术有大幅度提升。
14、本专利技术通过对于金属薄板进行预先弯折加工处理，实现了热喷涂后涂层基体保持平整。通过形变处理对于喷涂过程中的热应力与冲击力进行补偿，实现平整涂层平面的一体化成型。与传统反向喷砂与喷涂技术不同，本专利技术中喷涂结束后，基板背面光洁，平整度高，对于后续加工性能影响更小。
15、本专利技术的优点在于采用简便工艺实现了平整涂层的一体成型一次性制备，杜绝了传统工艺后续矫直步骤对于涂层的损害。在本专利技术中，基体背面在喷涂过后依然保持光滑平整，最大限度的保证了材料的表面形貌与完整性。通过提出最优弯折角度为后续其他材质的小尺寸薄板涂层的耐磨涂层制备提供了技术参考。
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1.一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，板材厚度不超过1 mm；长度不超过30 cm；宽度不超过20 cm。
3.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，预先形变处理时，板材向非喷涂面弯曲，非喷涂面沿长边的弯曲角度为5°~15°。
4.根据权利要求3所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，板材非喷涂面沿长边的弯曲角度为5°。
5.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，WC-Cr3C2-Ni粉末粒径范围为5μm ~30μm；粉末成分以质量百分比计为73% WC-20% Cr3C2 -7% Ni。
6.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，超音速火焰喷涂过程中，喷涂参数为：HVAF设备；空气压力为69 psi -
7.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述预变形处理必须在喷涂工艺之前。
...【技术特征摘要】
1.一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，板材厚度不超过1 mm；长度不超过30 cm；宽度不超过20 cm。
3.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，预先形变处理时，板材向非喷涂面弯曲，非喷涂面沿长边的弯曲角度为5°~15°。
4.根据权利要求3所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，板材非喷涂面沿长边的弯曲角度为5°。
5.根据权利要求1所述的一种简易薄板超音速火焰喷涂耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，wc-cr3c...
【专利技术属性】
技术研发人员：张棣尧，袁磊，彭子钧，刘震丽，于景坤，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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