专利名称：Zn-Al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Zn-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、耐磨等各方面。
背景技术：
热喷涂技术是将熔融或者半熔融状态的喷涂材料，通过高速电流使其雾化并喷射在零件表面上，形成 喷涂涂层的一种表面加工方法，它能够赋予表面耐磨、耐蚀、耐高温以及其他的特殊性能。目前，热喷涂 技术的喷涂方法主要包括电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂和特殊方法四种基本方法。其中，电弧喷涂 和火焰喷涂由于其操作简便，涂层效果好等优点而被广泛应用。对于喷涂中能够保证质量的基本环节，喷 涂丝材的性能成为现代工程中的一项重要考虑因素。从上世纪80年代开始，热喷涂技术的迅猛发展和高 速热喷涂技术的涌现，使得在喷涂过程中喷涂熔滴速度提高，雾化效果得到改善，涂层结合强度增大，孔
隙率降低。为提高喷涂质量，目前，Zn丝、Al丝及Zn-Al合金丝在工程中得到广泛应用。
锌是热喷涂防腐蚀施工中使用最早，且最多的涂层材料，目前，热喷涂纯锌涂层仍然是保护在大气、 淡水环境下服役的重要钢铁结构件的首选工艺方法。与纯铝涂层相比，锌-铝合金的耐腐蚀性能较高，在多 种使用环境下，相同的涂层厚度由更长的防护寿命。同时，用Zn-Al合金喷涂出的涂层，其涂层的腐蚀产 物少，气孔率少，具有快速自封闭特性，外观较好。
热喷涂使用的锌-铝合金主要是含有AI量5。/。-30c/。的锌铝二元合金。目前常用的是含有锌85%，含铝 量15%的二元锌铝合金。该合金的通用牌号为Zn-A115。
在制备Zn-Al合金涂层的过程中，由于锌铝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，目前也出现了锌铝粉芯喷 涂丝，但这种合金粉制备的粉芯丝材由于受填充率限制，粉芯丝材中Al的含量只有5-30%，即丝材中的 Al含量不能超过30y。，无法达到锌铝的最佳含量比，而本发明专利所设计的双金属复合丝材的制备方法， 利用锌带包覆实心铝丝的方法，在喷涂加热的过程中是两种金属熔融在一起，达到制备双金属合金性能的 涂层，且其中铝含量可达到40%,有效地解决了 Al含量不得高于30。/。这一问题。
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Zn-Al 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Zn-Al合金涂层，其涂层抗腐蚀性能良好，解决转炉烟罩管壁产生高温氧化腐蚀和冲 蚀磨损问题，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Zn-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: 20~45%, Zn: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 3.0mm不同直径的铝丝。
2) 外皮材料为含铝量约为10% (质量分数)的锌铝合金带和纯锌带，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锌铝双金属复合丝材。
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 成所需直径的成品锌铝双金属复合丝。
图l: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
外包锌铝合金带选用10X0.4 (宽10mm，厚0.4mm)的Zn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4)1.2111111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16%。然后实行多道拉拔、减径，最终形成4)2.0mm双金属复合丝。该锌铝复合丝的特征为铝含量19% (质量分数)。
实施例2
外包带选用10X0.4 (宽10mm,厚0.4mm)的Zn带，按照本发明将铝带轧成"U"形。在"U"形 外皮进入对接轧辊前，将4U.lmm的实芯锌丝送入"U"型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口，填充率 为57%。然后实行多道拉拔、减径，最终形成小3.0mm双金属复合丝。该锌铝复合丝的特征为铝含量为43% (质量分数)。
实施例3
外包带选用10X0.4 (宽10mm,厚0.4mm)的Zn-2A1合金带，按照本发明将铝带轧成"U"形。在 "U"形外皮进入对接轧辊前，将4a.0mm的实心锌丝送入"U"型槽中，通过对接轧辊后，U形槽合口， 填充率为20%。然后实行多道拉拔、减径，最终形成4>2.3 101双金属复合丝。该锌铝复合丝的特征为铝含 量为23% (质量分数)。
权利要求
1、一种Zn-Al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Zn带，所述的实芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下Al20～45％，Zn余量。
全文摘要
一种Zn-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。本发明为一种Zn-Al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Al20～45％，Zn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C23C4/08GK101413097SQ20071016354
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 申请人:胡为峰