铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，它包括管状铝合金用钎料带层和填充在所述铝合金用钎料带内部的Co包裹Cr2O3复合颗粒，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为15%～35%；所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si 5%～17%、Ni 0.5%～3%、Cu 0.8%～4.78%、Ge 0.1%～0.3%、Hf 0.5%～1.7%，其余为Al。本发明专利技术还提供一种制备铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的方法。该钎焊丝能改善钎焊层与铝合金基体间的润湿性和结合强度。

Brazing Wire for Ultra High Temperature Wear Resistant Coating of Aluminum Alloy and Its Preparation Method

The invention provides a brazing wire for ultra-high temperature wear-resistant coating of aluminium alloy, which comprises a brazing layer for tubular aluminium alloy and Co-coated Cr2O3 composite particles filled in the brazing strip for aluminium alloy. The proportion of the Co-coated Cr2O3 composite particles in the brazing wire for ultra-high temperature wear-resistant coating of aluminium alloy is 15%-35%. The brazing strip for aluminium alloy consists of gold with the following mass percentages. Elemental composition: Si 5%-17%, Ni 0.5%-3%, Cu 0.8%-4.78%, Ge 0.1%-0.3%, Hf 0.5%-1.7%, the rest are Al. The invention also provides a method for preparing brazing wires for ultra-high temperature wear resistant coating of aluminium alloy. The wire can improve the wettability and bonding strength between the brazing layer and the aluminium alloy matrix.

【技术实现步骤摘要】
铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝及其制备方法
本专利技术涉及钎焊材料
，具体的说，涉及了一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝及其制备方法。
技术介绍
目前铝合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于其导电系数高、延展性能好等广泛用于在航空航天和民用生活等领域。但铝合金表面不耐磨，需要在铝合金表面设置一层耐摩擦。在铝合金表面形成耐磨层的常用方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法等。其中物理气相沉积法和化学气相沉积法只能取得很薄的涂层，等离子喷涂法和火焰喷涂一般只能达到约1mm厚的涂层，表面堆焊法的加热温度较高，容易产生热应力。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
由鉴于此，本专利技术确有必要提供一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，它包括管状铝合金用钎料带层和填充在所述铝合金用钎料带内部的Co包裹Cr2O3复合颗粒，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为15%～35%；所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si5%～17%、Ni0.5%～3%、Cu0.8%～4.78%、Ge0.1%～0.3%、Hf0.5%～1.7%，其余为Al。基于上述，所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si5%、Ni3%、Cu4.78%、Ge0.1%、Hf0.5%，其余为Al。本专利技术还提供一种制备所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的方法，其步骤包括：（1）按照所述质量百分数的金属元素组成称取物料，将金属Ge与部分Al原料熔炼成第一中间合金液，所述第一中间合金液中金属Ge与Al的重量比为Ge：Al=5：95；将金属Hf与部分Al原料熔炼成第二中间合金液，所述第二中间合金液中金属Hf与Al的重量比为1：99；将剩余的Al原料在真空炉中熔化，并在炉中铝液温度升至650℃～800℃后加入原料Si，保温10～20分钟后得到Al-Si中间合金液；将原料Cu、Ni依次加入到所述Al-Si中间合金液中，当熔液温度升至750℃～950℃后，保温10～20分钟后得到Al-Si-Cu-Ni中间合金液；（2）将所述第一中间合金液和所述第二中间合金液依次加入到所述Al-Si-Cu-Ni中间合金液中，充分熔化混合后，浇注成钎料铸锭；最后清除所述钎料铸锭氧化皮和冒口，加热后挤压成所述铝合金用钎料带；（3）提供一种Co包裹Cr2O3复合颗粒；采用药芯焊丝成型机将所述Co包裹Cr2O3复合颗粒包裹在所述铝合金用钎料带内，制得铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，其中，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为20.7%～55.1%。基于上述，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒的制备方法包括以下步骤：按照体积比为1：2：2.7：（3～5.7）的比例，将浓度为30g/L的硫酸钴盐溶液、浓度为60g/L的柠檬酸钠溶液、浓度为40g/L的次磷酸钠溶液进行混合，并调节其pH值为8，得到化学镀液；然后在50℃～70℃的温度下和超声波振动条件下，将Cr2O3颗粒加入到所述化学镀液中进行反应30分钟，过滤并用去离子水和无水乙醇清洗并置于真空干燥箱中于110℃干燥，制得所述Co包裹Cr2O3复合颗粒。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术所提供的铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，通过首先制备一种能提高铝合金表面钎焊层强度的铝合金用钎料带，然后将Co包裹Cr2O3复合颗粒包裹在所述铝合金用钎料带中，制得铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，从而实现了可以采用钎焊的方法在铝合金表面钎焊特高温耐磨涂层，且该钎焊层与铝合金基体之间具有较好的润湿性和较强的结合强度，钎焊层厚度可控。由本专利技术提供的钎焊丝在铝合金基体上制备的厚度为2.4mm～3.1mm的特高温耐磨涂层的抗剪切强度可达到410MPa～557MPa，且在450℃时的特高温耐磨涂层的抗剪切强度仍可达到298MPa～313MPa。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，它包括管状铝合金用钎料带层和填充在所述铝合金用钎料带层内部的Co包裹Cr2O3复合颗粒，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为30%；所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si5%、Ni3%、Cu4.78%、Ge0.1%、Hf0.5%，其余为Al。本专利技术还提供一种制备上述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的方法，其步骤包括：首先按照所述质量百分数的金属元素称取物料，将金属Ge与部分Al原料熔炼成第一中间合金液，所述第一中间合金液中金属Ge与Al的重量比为Ge：Al=5：95；将金属Hf与部分Al原料熔炼成第二中间合金液，所述第二中间合金液中金属Hf与Al的重量比为1：99；然后将剩余的Al原料在真空炉中熔化，并在炉中铝液温度升至650℃后加入原料Si，保温20分钟后得到Al-Si中间合金液；将原料Cu、Ni依次加入到所述Al-Si中间合金液中，当熔液温度升至950℃后，保温10分钟后得到Al-Si-Cu-Ni中间合金液；将所述第一中间合金液和所述第二中间合金液依次加入到所述Al-Si-Cu-Ni中间合金液中，充分熔化混合后，浇注成钎料铸锭；最后清除所述钎料铸锭氧化皮和冒口，加热后挤压成所述铝合金用钎料带；按照体积比为1：2：2.7：3的比例，将浓度为30g/L的硫酸钴盐溶液、浓度为60g/L的柠檬酸钠溶液、浓度为40g/L的次磷酸钠溶液进行混合，并调节其pH值为8，得到化学镀液；然后在70℃的温度下和超声波振动条件下，将Cr2O3颗粒加入到所述化学镀液中进行反应30分钟，过滤并用去离子水和无水乙醇清洗并置于真空干燥箱中于110℃干燥，制得Co包裹Cr2O3复合颗粒；采用药芯焊丝成型机将所述Co包裹Cr2O3复合颗粒包裹在所述铝合金用钎料带内，制得铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，其中，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为30%。钎焊特高温耐磨涂层的界面结合性能及耐磨性能测试：采用两段铝合金材质标准拉伸与剪切试样中间夹放铝合金接头，接头两外侧放上述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，在真空炉中钎焊成拉伸与剪切试样，通过拉伸强度与剪切强度来评价涂层与铝合金基体的结合性能。经测试，由本实施例提供的钎焊丝在铝合金基体上制备的厚度为2.7mm的特高温耐磨涂层在常温下的抗剪切强度可达到557MPa，在450℃时的抗剪切强度可达到313MPa。同时，分别采用钎焊法利用所述钎焊丝在铝合金表面制备厚度为2.7mm的特高温耐磨涂层；利用堆焊法在铝合金表面制备厚度为2.7mm的含有相同含量的Co-Cr2O3耐磨涂层，并分别加工成标准尺寸试样，在Amster试验机上进行磨损试验，试验规范如下：载荷p=49N、转速n=200r/min，时间10min，摩擦副为同种材料无润滑油滑动摩擦，通过磨损试件的失重来评价其耐磨性。试验结果表面，钎焊涂层的耐磨性能明显好于堆焊涂层。分析认为，堆焊过程中，基体表面熔化形成熔池，进入对焊层中，对涂层起到稀释作用，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，其特征在于，它包括管状铝合金用钎料带层和填充在所述铝合金用钎料带内部的Co包裹Cr2O3复合颗粒，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为15%～35%；所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si 5%～17%、Ni 0.5%～3%、Cu 0.8%～4.78%、Ge 0.1%～0.3%、Hf 0.5%～1.7%，其余为Al。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，其特征在于，它包括管状铝合金用钎料带层和填充在所述铝合金用钎料带内部的Co包裹Cr2O3复合颗粒，所述Co包裹Cr2O3复合颗粒占所述铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的比重为15%～35%；所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si5%～17%、Ni0.5%～3%、Cu0.8%～4.78%、Ge0.1%～0.3%、Hf0.5%～1.7%，其余为Al。2.根据权利要求1所述的铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝，其特征在于，所述铝合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Si5%、Ni3%、Cu4.78%、Ge0.1%、Hf0.5%，其余为Al。3.一种制备权利要求1或2所述的铝合金特高温耐磨涂层用钎焊丝的方法，其步骤包括：（1）按照权利要求1或2所述的质量百分数的金属元素称取物料，并将金属Ge与部分Al原料熔炼成第一中间合金液，所述第一中间合金液中金属Ge与Al的重量比为Ge：Al=5：95；将金属Hf与部分Al原料熔炼成第二中间合金液，所述第二中间合金液中金属Hf与Al的重量比为1：99；将剩余的Al原料在真空炉中熔化，并在炉中铝液温度升至650℃～800℃后加入原料Si，保温10分钟～20分钟后得到Al-Si中间合金液；将原料Cu、Ni依次加入到所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：计富宝，武亚楠，
申请(专利权)人：河南智联寰宇知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41