氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层的制备方法与流程

文档序号:11246635

本发明涉及一种对磨损、腐蚀表面进行自敏发光在线监测技术,具体是掺杂氧化钇荧光粒子功能指示高铝青铜涂层的制备方法。



背景技术:

磨损检测是评估材料磨损程度的重要方式,常用的磨损检测技术有声发射、光热辐射、测功、振动、铁谱技术等,由于这些检测技术均通过研制先进传感器等设备方式实现磨损评估,成本高且需要丰富生产数据,不易推广。

利用一种发光涂层对磨损、腐蚀表面进行在线监测将大大降低对传感器等部件的要求、简化操作工序。即将发光粒子并入耐磨蚀功能层,在光激发作用下发出持续可见光,可用荧光检测设备准确评估涂层磨蚀情况。



技术实现要素:

本发明提供一种氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层的制备方法。此方法具有成分控制精度高,工艺稳定性和重复性较强,可实现耐磨细晶高铝青铜涂层的低成本健康检测。

一种氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层的制备方法,包括下述步骤:

1)用超声波清洗钢基体表面,对洗净后的基体喷焊面进行粗糙化处理;

2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至260℃~300℃;

3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比(99.4~99.8):(0.2~0.6)称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化;

4)干燥步骤3)所得粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在步骤2)所得钢基体上制备高铝青铜指示涂层。

步骤1)采用喷酸技术进行粗糙化处理,设备为半自动喷酸机,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml。

步骤2)钢基体预热的加热速率10℃/分。

步骤3)搅拌球磨机中,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2。

步骤4)的干燥工艺设备采用高速离心喷雾干燥机,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃。

步骤4)的喷焊过程,转移弧电流为165~175A,工作电压25.4~26V,送粉量17~21g/min,焊枪至工件距离8~11mm。

所述的钢基体为45#钢。

与现有技术相比,本发明具有以下特点和优势:

在制备氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层过程中,本发明完全改变了已有方法中单纯采用高铝青铜作为涂层材料的思路,而是采用一种具有荧光激发特性氧化钇粉末作为晶粒抑制剂,并研究高铝青铜/氧化钇粉末配比、球磨工艺参数、喷焊层厚度和涂层光激发特性的关系,即:对于细晶高铝青铜涂层,光激发特性良好条件下保持较高耐磨性能的最佳高铝青铜/氧化钇粉末配比、球磨工艺参数和喷焊层厚度。氧化钇粒子具有光激发及细化晶粒特性,可用于荧光材料及晶粒抑制剂,其化学惰性使氧化钇在高温下不易与金属等物质发生反应,保持良好的抑制晶粒长大及荧光激发特征,是一种优良的指示功能相。此方法具有成分控制精度高,工艺稳定性和重复性较强,可实现耐磨细晶高铝青铜涂层的低成本健康检测。

进一步,用机械合金化方法可将氧化钇固溶到高铝青铜晶格,抑制喷焊层高温引起的晶粒长大;且机械合金化可使纳米粒度氧化钇高度分散,避免因高温团聚造成的荧光特性损伤。

具体实施方式

以下对本发明作进一步的详细说明。

一种氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层的制备方法,包括下述步骤:

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml。

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至260℃~300℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.4~99.8:0.2~0.6称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥步骤3)所得粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为165~175A,工作电压25.4~26V,送粉量17~21g/min,焊枪至工件距离8~11mm。

以下结合具体实施例制备氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层,并检测对应的晶粒度和余辉强度。

实施例1

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的45#钢基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml;

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至270℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.4:0.6称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为175A,工作电压25.5V,送粉量19g/min,焊枪至工件距离10mm。

实施例2

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的45#钢基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml;

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至290℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.6:0.4称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为175A,工作电压26V,送粉量21g/min,焊枪至工件距离11mm。

实施例3

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的45#钢基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml;

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至260℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.5:0.5称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为170A,工作电压25.4V,送粉量17g/min,焊枪至工件距离8mm。

实施例4

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的45#钢基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml;

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至280℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.8:0.2称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为175A,工作电压26V,送粉量21g/min,焊枪至工件距离11mm。

表1为不同实施例制备氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层的性能参数。

表1

从上表可以得出,本发明制备的氧化钇光激发协同细晶强化高铝青铜指示涂层,平均晶粒尺寸65μm左右,发光强度大于2500a.u.。

实施例5

(1)用超声波清洗45#钢基体表面,采用半自动喷酸机对洗净后的45#钢基体喷焊面进行粗糙化处理,喷口直径0.5mm,喷酸量20ml/min,酸液组分:硝酸27ml、氢氟酸62ml、蒸馏水270ml;

(2)将处理后的基体装入热处理炉中预热至300℃,预热的加热速率10℃/分;

(3)将高铝青铜粉末、氧化钇粉末按质量百分比99.5:0.5称量,在搅拌球磨机中进行机械合金化,转子转速为290转/分,磨球为3mm ZrO2球,球磨时间25小时,球磨介质为无水乙醇,按质量比,料:球:无水乙醇=1:18:0.2;

(4)用高速离心喷雾干燥机干燥粉末,离心喷雾头转速18000转/分,喷雾盘直径100mm,入口温度200℃;将粉末装入焊枪,用等离子喷焊机在预热45#钢基体上制备高铝青铜复合涂层,其中喷焊机转移弧电流为165A,工作电压25.4V,送粉量17g/min,焊枪至工件距离8mm。

再多了解一些
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