专利名称：铝青铜双金属复合材料实芯丝材制备方法
技术领域：
本发明是一种Cu-Al双金属复合材料实心丝材的制备方法，属于材料加工工程中的热喷涂领域，其成 品主要应用于电厂锅炉管壁和锅炉"四管"的防腐、耐磨、耐疲劳等各方面。
背景技术：
利用煤炭的大户主要是电厂锅炉、工业和取暖锅炉。其中电厂锅炉的消费近年来一般占据35%左右， 电站锅炉热效率可以达到90%左右。目前大多数电厂采用的都是循环流化床锅炉进行电厂运行工作。超常 规的循环流化床锅炉的发展速度使循环流化床锅炉运行出现了一些问题。这些问题的存在影响了循环流化 床锅炉的连续、安全、经济运行，还带来了维修工作量大、运行费用高等问题。
在电厂锅炉的使用中，腐蚀是非常常见的一种失效现象。金属腐蚀主要是指金属与周围环境介质之间 发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏。在电厂锅炉中，锅炉的破坏通常是由于金属机械与装置和 强腐蚀性(酸碱和盐)接触而导致破坏。
铝青铜是一种铜铝合金,其铝含量通常在7 /^12%之间。在铜合金家族中，铝青铜有较高的强度和硬度， 此外，它还具有加工性能好、耐疲劳、耐磨、耐蚀、耐低温以及遇到冲击时不产生火花等优点。在工业上 铝青铜的用途非常广泛。
铝青铜喷涂层在很多环境下都有很好的耐磨腐蚀性能，其难溶于硫酸和盐酸。此外，铝青铜涂层耐磨 腐蚀疲劳性能和耐磨性也很突出，涂层硬度约为118-128HB。电弧喷涂铝青铜涂层的致密性很好，结合强 度高，是一种常用的自黏结打底涂层，与钢铁基体有良好的结合性能，与经过喷砂处理的铁基体表面的结 合强度可以达到25MPa。与表面未处理但是清洁的铁基体表面的结合强度也可以达到20MPa。因此应用其 打底可以大大提高工作层的工作效率和工作质量。目前，铝青铜喷涂涂层的Cu-Al质量分数比主要包括两 种， 一种是A1含量7.5-9.5%,另一种是9.0-11%，其分别被记为CuA18、 CuAllO。电弧喷涂铝青铜涂层 广泛用于修复水泵叶片、活塞、气闹阀门、轴瓦、电枢衬套等零部件和制备耐腐蚀涂层。
在制备Cu-Al合金涂层的过程中，由于两相元素的比重差别大，因而在冶炼时很容易造成比重偏析， 致使冶金熔融困难，影响涂层质量；在制备涂层时，提高合金中铝的含量后，会造成合金变硬变脆，难以 拉拔、减径制成丝材，严重影响了锌铝涂层的应用和发展。针对这种状况，目前出现了铝青铜粉芯喷涂丝， 但这种合金粉制备的粉芯丝材由于受填充率限制。而本发明专利所设计的双金属复合丝材的制备方法，利 用Cu带包覆实芯Al丝的方法，在喷涂加热的过程中使Cu-Al合金金属熔融在一起，这样就避免在制备丝 材的过程中就将两种金属熔融在一起而造成无法拉拔的困难。这种涂层在使用过程中由于高温喷涂加热而 使Cu-Al金属熔融喷涂在基材上，即保证了涂层的填充率，同时操作简便，工程效率高。
发明内容
本发明所要达到的最终目的是用本发明所述的方法可以制备出一种CU-A1 二元金属合金热喷涂用实 芯丝材，其制备方法简单，制备效率高。应用这种实芯丝材，可以在喷涂过程中，在加热条件下是两种金
属熔融，从而制备出Cu-Al合金涂层，其涂层抗腐蚀性能和抗疲劳性能良好，解决转炉烟罩管壁产生腐蚀
和疲劳等问题，确保炼钢厂转炉的安全运行。本发明可以提高金属结构构件和装置部件在严酷的腐蚀磨损 环境中的使用性能、延长服役寿命。
本发明所提供一种制备热喷涂用Cu-Al双金属实芯丝材的方法，其特征在于，制备方法简单、效率高， 所述的实芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下 Al: 7.5 ~ 11%, Cu:余量。本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤
1) 芯部材料为1.6 2.0mm不同直径的铝丝。
2) 外皮材料为铜带，表面经过彻底清理后，利用粉芯丝材制造机加工成所需直径的铝青铜双金属复 合丝材。
将厚度为0.3~0.5mm的外皮材料裁成10~14mm的带材，按照粉芯丝材的加工步骤，经过包丝机的三 组轧辊逐步滚压成"U"型的截面；此时用上述一种芯部丝材送入"U"型带中，取代粉芯丝材加工过程 中的自动送份器，然后通过包丝机的对接辊将"U"型带轧合形成搭接接头将实心丝包裹，经过三道后续 压辊将"U"带逐步压合成"O"型并压实，此时"O"型复合线材被送入拉丝机经8~14道拉拔逐渐减径 成所需直径的成品铝青铜双金属复合丝。
图1:双金属实芯丝材的工艺简图
具体实施例方式
所有实施例喷涂丝材采用粉芯丝材成型机制备 实施例1
外包带选用10X0.4 (宽10mm,厚0.4mm)的Cu带，按照本发明将其轧成"U"形。在"U"形外 皮进入对接轧辊前，将巾1.0mm的实心铝丝送入"U"型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率为 8%。然后实行多道拉拔、减径，最终形成4)2.0mm双金属复合丝。该铝青铜复合丝的特征为铝含量8% (质 量分数)。
实施例2
外包带选用10X0.4 (宽10mm，厚0.4mm) Cu带，按照本发明将钢带轧成"U"形。在"U"形外皮 进入对接轧辊前，将4> l.Omm的实心铝丝送入"U"型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率为9.5%。 然后实行多道拉拔、减径，最终形成小2.0mm双金属复合丝。该铝青铜复合丝的特征为铝含量为9.5%(质 量分数)。
实施例3
外包带选用10X0.4 (宽10mm,厚0.4mm)的Cu带，按照本发明将钢带轧成"U"形。在"U"形 外皮进入对接轧辊前，将4)1.2mm的实心铝丝送入"U"型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率 为10%。然后实行多道拉拔、减径，最终形成d)2.0mm双金属复合丝。该铝青铜复合丝的特征为铝含量为 10% (质量分数)。
权利要求
1、一种以Al粉为芯，Cu带为外皮的双金属复合材料制备的实芯丝材，属于火力发电工程电弧喷涂使用喷涂实芯丝材，其特征在于，所述的丝材外皮为钢带，所述的实芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下Al7. 5～11％，Cu余量。
全文摘要
一种以铝为芯，铜带为外皮的双金属复合材料实芯丝材的制备方法，属于材料加工工程中的热喷涂领域，其成品主要应用于电厂锅炉管壁和锅炉“四管”的防腐、耐磨、耐疲劳等各方面。应用本发明制备方法制备丝材，工艺过程简单，生产效率高，且制备出的实芯丝材质量优异，喷涂效果很好。该发明为一种铝青铜双金属复合材料实心丝材的制备方法，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下Al7.5～11％，Cu余量。本发明所制备出的材料主要应用领域在火力发电电场锅炉的管道维护、船舶制造以及海洋工程等大型钢架结构的防腐材料。
文档编号C23C4/08GK101413095SQ20071016354
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者胡为峰, 爽 葛 申请人:北京赛亿表面工程技术有限公司