一种钨铜合金材料用涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钨铜合金材料用涂层，所述涂层包括在合金材料表面依次形成的过渡层和抗氧化层，过渡层包括以下重量份的原料：纳米氧化锡15

【技术实现步骤摘要】
一种钨铜合金材料用涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种涂层，尤其涉及一种钨铜合金材料用涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]钨合金是一类以钨为基(含钨量为85％～99％)，并添加有少量Ni、Cu、Fe、Co、Mo、Cr等元素组成的合金，该合金具有密度高，熔点高，比重大以及良好的导电导热性能，其密度高达16.5
‑
18.75g/cm3,被通称为高比重合金、重合金或高密度钨合金。其中钨铜合金广泛用于航空航天以及电子、武器制造等行业，常用于制作陀螺仪转子、穿甲弹弹芯、隔热屏、电极等。但是钨铜合金在高温有氧环境中容易氧化，在400℃以上便发生比较快速的氧化，生成不具有保护性的氧化物(WO3)，失去其优异的耐高温性能，钨铜基合金很难在1500℃以上的环境中得到使用，限制了钨铜基合金在极端环境下的使用。为了改善钨铜合金的高温抗氧化性能，目前较为流行的方法是在钨铜合金的表面制备高温抗氧化涂层。
[0003]现有的钨铜合金材料表面的涂层存在诸多问题，不能满足合金材料在不同领域的应用需求，如和材料表面结合不牢固易脱落，孔隙率高，致密性差，抗氧化能力不能满足使用要求等，限制了钨铜合金的应用，因此亟需一种涂层解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种钨铜合金材料用涂层，涂层和合金材料的结合度高，不易脱落，孔隙率低，同时具有较好的高温抗氧化能力。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种钨铜合金材料用涂层的制备方法。
[0006]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0007]一种钨铜合金材料用涂层，所述涂层包括在合金材料表面依次形成的过渡层和抗氧化层，所述过渡层包括以下重量份的原料：纳米氧化锡15
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20份、氟化锶10
‑
15份、钛酸四丁酯0.1
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0.5份、聚乙烯醇1
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5份；所述抗氧化层包括以下重量份的原料：纳米氧化铈10
‑
20份、硅钡铁合金粉30
‑
50份。
[0008]进一步地，所述过渡层的厚度为30
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50μm，所述抗氧化层的厚度为100
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200μm。
[0009]进一步地，所述钨铜合金材料中钨的质量分数为90％，铜的质量分数为10％。
[0010]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0011]上述钨铜合金材料用涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)对钨铜合金材料的表面进行预处理；
[0013](2)取纳米氧化锡、氟化锶加入至无水乙醇中，加入钛酸四丁酯、聚乙烯醇，混合均匀后制成浆料；
[0014](3)将步骤(2)制备的浆料喷涂至钨铜合金材料表面，在温度100
‑
150℃下进行预固化；
[0015](4)将步骤(3)中预固化后的材料进行烧结，即得过渡层；
[0016](5)将纳米氧化铈、硅钡铁合金粉进行球磨混料，然后采用超音速火焰喷涂在过渡
层表面，即得抗氧化层。
[0017]进一步地，所述步骤(4)中烧结的条件为在氩气气氛保护下300
‑
400℃烧结1
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2h，升温至900
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1000℃烧结1
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2h。
[0018]进一步地，步骤(5)中超音速火焰喷涂的具体条件为：喷涂距离为220
‑
250mm，送粉速度20
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30g/min，煤油流量20
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25L/h，氧气流量800
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850L/min，燃烧室压力为2.0
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2.5Mpa。
[0019]进一步地，所述无水乙醇的体积为纳米氧化锡和氟化锶总体积的2
‑
3倍。
[0020]进一步地，步骤(1)中采用金刚砂轮机对材料表面进行预处理。
[0021]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0022]1、本专利技术提供了一种钨铜合金材料用涂层，包括依次设置在材料表面的过渡层和抗氧化层，本专利技术的过渡层添加纳米氧化锡和氟化锶两种成分，纳米氧化锡具有较好的韧性，采用纳米金属氧化锡更易在合金材料表面分布均匀，同时提高过渡层的结合强度，降低孔隙率。氟化锶在高温下具有一定的流动性，在高温环境下，过渡层在材料表面形成韧性较好的流动性膜层，作为抗氧化层和合金材料的过渡层，提高涂层的耐久性，防止涂层开裂，并且还可以作为保护膜修复合金材料表面的裂隙，防止空气在合金基体中的进一步扩散，提高涂层在高温下抗氧化的效果。该过渡层的制备过程中添加无水乙醇作为载体，钛酸四丁酯作为催化剂，聚乙烯醇作为粘结剂，喷涂在钨铜合金材料表面，经高温烧结得到，作为抗氧化层和合金材料之间的过渡层，结合牢固。
[0023]2、本专利技术的抗氧化层以纳米氧化铈和硅钡铁合金粉为原料，在高温环境下硅钡铁合金粉可以和氧气反应，避免合金材料在高温下被氧化，纳米氧化铈颗粒尺寸小，比表面积大，具有很强的表面活性，在抗氧化层中使用提高抗氧化层的致密性，进一步阻隔空气中的氧气和合金材料表面接触，在超音速火焰喷涂作用下，抗氧化层的原料均匀分布在过渡层上，并和过渡层靠近抗氧化层的表面部分融合形成融合层，结合牢固，不易脱落。
[0024]3、本专利技术还提供了一种钨铜合金材料用涂层的制备方法，过渡层采用烧结的方式制备，抗氧化层采用超音速火焰喷涂在过渡层表面，保证涂层在合金材料表面分布均匀，不易开裂脱落。
附图说明
[0025]图1为钨合金材料表面涂覆本专利技术的涂层后的截面示意图；
[0026]图中：1、钨合金材料；2、过渡层；3、抗氧化层、4、融合层。
具体实施方式
[0027]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0028]实施例1
[0029]一种钨铜合金材料用涂层(钨铜合金材料中钨的质量分数为90％，铜的质量分数为10％)，所述涂层包括在合金材料表面依次形成的过渡层和抗氧化层，过渡层包括以下重量份的原料：纳米氧化锡15份、氟化锶10份、钛酸四丁酯0.1份、聚乙烯醇1份；抗氧化层包括以下重量份的原料：纳米氧化铈10份、硅钡铁合金粉30份。
[0030]上述钨铜合金材料用涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)采用金刚砂轮机对钨铜合金材料的表面进行预处理，去除材料表面的氧化层；
[0032](2)取纳米氧化锡、氟化锶加入至无水乙醇中，无水乙醇的体积为纳米氧化锡和氟化锶总体积的2倍，加入钛酸四丁酯、聚乙烯醇，混合均匀后制成浆料；
[0033](3)将步骤(2)制备的浆料喷涂至钨铜合金材料表面，在温度100℃下进行预固化；
[0034](4)将步骤(3)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钨铜合金材料用涂层，其特征在于，所述涂层包括在合金材料表面依次形成的过渡层和抗氧化层，所述过渡层包括以下重量份的原料：纳米氧化锡15
‑
20份、氟化锶10
‑
15份、钛酸四丁酯0.1
‑
0.5份、聚乙烯醇1
‑
5份；所述抗氧化层包括以下重量份的原料：纳米氧化铈10
‑
20份、硅钡铁合金粉30
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50份。2.根据权利要求1所述一种钨铜合金材料用涂层，其特征在于，所述过渡层的厚度为30
‑
50μm，所述抗氧化层的厚度为100
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200μm。3.根据权利要求1所述一种钨铜合金材料用涂层，其特征在于，所述钨铜合金材料中钨的质量分数为90％，铜的质量分数为10％。4.如权利要求1至3所述钨铜合金材料用涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对钨铜合金材料的表面进行预处理；(2)取纳米氧化锡、氟化锶加入至无水乙醇中，加入钛酸四丁酯、聚乙烯醇，混合均匀后制成浆料；(3)将步骤(2)制备的浆料喷涂至钨铜合金材料表面，在温度100
‑
150℃下进行预固化；(4)将步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卡，孙德建，刘东岳，马天宇，赵峻良，马鑫藤，高阳，程俊伟，郭晓琴，张锐，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：