一种提高难熔金属制品发射率的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属制品表面处理领域，特别设及一种提高难烙金属制品发射率的处 理方法，该方法通过预处理后的难烙金属基体材料的表面进行等离子体喷涂处理和热处 理，提高难烙金属制品的发射率。
【背景技术】
[0002] 对难烙金属制品表面进行处理，可W增加难烙金属制品的发射率。运种处理后的 难烙金属制品在用作发热或者吸热用途时，具有较处理前更高的效率。
[0003] 热量从空间一物体向另一物体，或者同一物体的一部分向另一部分的传递过程称 为传热或者热交换。热量总是从溫度高的部分向溫度低的部分传递。热交换的方式非常复 杂，一般将其分为=种基本形式，即热传导，对流放热和福射换热。福射换热是指不相接触 的两物体间，W福射波的形式传播热量的过程。只要物体溫度大于热力学溫度零度，物体总 是将自身热能的一部分W福射波的形式向周围福射。对于大多数固体材料，在单位时间内 向空间福射的热量为：
[0004]
阳0化]式中：C。绝对黑体的福射系数；e :发射率；F :物体表面积；T :物体表面热力学溫 度。
[0006] 从式中可W看到，热流与物体的表面积、溫度W及发射率成正比。发射率指物体 的福射能力与相同溫度下黑体的福射能力之比称为该物体的发射率或黑度，也成为比福射 率。物体的发射率不仅和材料种类相关，也和材料的表面状态有很大关系。金属材料的发射 率随表面溫度的上升而增大，而非金属材料的发射率一般是随表面溫度的上升而减小。金 属材料的发射率比非金属材料的小得多。对于难烙金属，其室溫时的发射率一般在0. 1左 -?" O
[0007] 目前常用的提高金属制品表面发射率的方式主要有：机械加工、化学蚀刻和增加 涂层。
[0008] 通过机械加工对材料的表面进行处理，例如打磨、喷砂、滚压等方式。机械加工的 主要缺点在于增大效果不稳定，难W达到批次稳定性，而且发射率增加的效果非常有限，在 高溫下作用不明显。
[0009] 化学蚀刻则采用无机酸等强的腐蚀剂对材料进行表面处理。例如：中国专利申请 "用来提高材料的发射率的系统和方法"（【申请号】200480043268. 8)，记载了一种用来提高 固体材料的发射率的系统和方法，首先对所述材料的表面进行机械处理，W形成微型缺陷， 然后进行蚀刻，W形成深的微型粗糖表面结构。通过运种方式，当运些经改良的材料被用于 加热元件的时候，可W获得较高的效率和较低的能耗。因此根据该方法制造的改进的加热 元件在用于各种加热装置的时候，能够在较低溫度下操作，具有较长的寿命。由于难烙金 属一般具有良好的耐腐蚀性能，因此用来做化学蚀刻的腐蚀剂一般毒性较强，对环境污染 较为严重。此外无机酸在常溫下蚀刻比较缓慢，为了加速反应进行，通常采用强的混合酸或 加热酸液促进反应进行，运进一步加剧了环境污染的发生，在蚀刻完成后，废液的处理也会 对环境问题造成严重的挑战。
[0010] 常用的增加涂层的方式为在材料外表面利用胶粘剂、喷涂、或气相沉积等涂覆一 层高发射率的异种材料。例如将具有高发射率的陶瓷材料、或有机物喷涂或丝网印刷到基 体材料上面。中国专利申请"高发射率陶瓷涂料"（【申请号】92107317. 8)，记载了一种高发 射率陶瓷涂料（节能红外涂料）由Mn02、C〇203、化0、CeO和化203等粉料混匀后经过反应 烧结1~2小时，粉碎磨细成320目W下的粒度，采用特种无机水基粘结剂和特殊工艺可牢 固地涂敷在金属基体上，解决了涂料与金属基体的粘结难点。本涂料广泛适用于机械、化 工、轻纺等工业的加热元件，如制成高效节能红外电阻炉可节能30~50%，亦广泛应用于 航空航天领域中的高溫受热部件，降低热应力，延长部件寿命。运种方式在较低的溫度下可 W方便的提高材料的发射率。需注意的是，运些陶瓷或有机物在较高的溫度下容易释放一 定的其它物质。而半导体或医学等要求高纯净的领域则严格禁止此类现象的发生，因此通 过基体表面涂覆异种材料增加发射率的应用范围就受到一定的限制。此外涂层与基体材料 的结合力也较弱，运种结合力弱的主要原因在于基体与涂层之间的热膨胀系数并不相同， 运种膨胀系数的不同导致涂层和基体在高溫下差生内应力导致涂层失效。即便在较低的溫 度下，频繁剧烈的溫度变化也会导致涂层的失效。
[0011] 等离子喷涂属于热喷涂技术，它是将粉末材料送入等离子体（射频放电）中或等 离子射流（直流电弧）中，使粉末颗粒在其中加速、烙化或部分烙化后，在冲击力的作用下， 在基底上铺展并凝固形成层片，进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。它具有生产 效率高，制备的涂层质量好，喷涂的材料范围广，成本低等优点。因此，目前的科研和实践中 均需要一种利用等离子喷涂方式的提高难烙金属发射率的方法。
【发明内容】
[0012] 本发明提供一种提高难烙金属制品发射率的处理方法，该方法通过预处理后的难 烙金属基体材料的表面进行等离子体喷涂处理和热处理，提高难烙金属制品的发射率。
[0013] 本发明是通过W下技术方案实现的：
[0014] 一种提高难烙金属制品发射率的处理方法，包括W下步骤：
[0015] 等离子体喷涂步骤：对经过预处理的难烙金属基体材料的表面进行等离子体喷涂 处理，得到喷涂后的难烙金属制品；
[0016] 热处理步骤：将所述喷涂后的难烙金属基体材料进行热处理，得到热处理后的难 烙金属制品。
[0017] 进一步地，所述难烙金属基体材料为含有鹤、钢、鍊、粗中的一种或多种元素的金 属基体材料。
[0018] 进一步地，所述预处理，包括对所述难烙金属基体材料的表面进行清洗处理和喷 砂处理。
[0019] 进一步地，所述清洗处理，包括物理清洗处理和/或化学清洗处理。
[0020] 进一步地，所述喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，目数为10~150目、压力为 0.1 ~I. 5MPa、喷砂距离为5~60cm、角度为5~90。；优选地，目数为20~120目、压力 为0. 2~1. OMPa、喷砂距离为10~50畑1、角度为10~80。。
[0021] 进一步地，所述等离子体喷涂处理中，采用的等离子体喷涂金属粉末为：能够与所 述难烙金属基体材料形成一定固溶度的难烙金属粉末。
[0022] 进一步地，所述等离子体喷涂处理中，采用的等离子体喷涂金属粉末为，与所述难 烙金属基体材料的材质相同的难烙金属粉末，和/或与所述难烙金属基体材料的材质形成 互溶的难烙金属合金粉末。
[0023] 进一步地，所述等离子体喷涂处理中，采用的等离子体喷涂金属粉末的粒度为 1. 0-30微米，优选为3. 5-20微米。
[0024] 进一步地，所述等离子体喷涂处理中，电弧功率10~80KW、主气体流量10~80L/ min、距离5~50畑1、角度10~90。、送粉速率3~30g/min，涂层厚度为0. 1~1. Omm ;优 选地，电弧功率20~60KW、主气体流量20~50L/min、距离10~30cm、角度30~90。、送 粉速率5~25g/min，涂层厚度为0. 1~0. 5mm。 阳0巧]进一步地，所述热处理在还原或惰性气氛保护下进行，溫度为1000-2500°C，时间 为3-8小时；优选地，溫度为1500-2100°C，时间为4-6小时。
[00%] 图1该处理方法的原理图。为如图1所示，根据具体要求不同，选择合适的难烙金 属基体材料1，并根据难烙金属基体材料1选择合适的喷涂金属粉末2 ;对难烙金属基体材 料1首先进行清洗，去除表面油污及氧化物等污染；随后对难烙金属基体材料1表面进行喷 砂处理，使其失去光亮面，整个待喷涂表面显露出灰色光泽；再次对难烙金属基体材料1进 行清洗，洗掉灰尘W及油污；在洗净的难烙金属基体材料1表面使用等离子体喷涂的方式 将喷涂金属粉末2均匀涂覆在基体材料1的表面，从而得到带有涂层的难烙金属制品3 ;对 材料带有涂层的难烙金属制品3进行热处理，消除内应力并使基体材料与涂层有更好的互 溶度，带有涂层的难烙金属制品3不仅涂层与基体之间结合紧密，而且具有较高的发射率。
[0027] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0028] 1、本发明在进行等离子体喷涂前，首先需要对难烙金属制品表面进行预处理，包 括清洁待喷涂表面，采取相应措施增加表面附着力等，随后再进行等离子体喷涂处理，所W 使金属基体材料与金属涂层具有良好的结合。
[0029] 2、本发明采用等离子体喷涂的方法对难烙金属制品表面进行涂覆处理，所W可提 高材料的发射率；运种处理后的制品，在用作发热体时，具有较好的电热转换效率，在用作 吸热材料时，其吸收效率也得到大幅提高。
[0030] 3、本发明对喷涂后的制品进行热处理，消除内应力，并进一步提高涂层附着力。
[0031] 4、本发明的各个步骤间协同作用，并选用适当的参数，共同提高了产品质量：提高 了难烙金属制品发射率，加强了涂层和基体间的结合力。
【附图说明】