专利名称：制备复合涂层的方法
技术领域：
本发明涉及制备复合涂层的方法。
随着现代工业的发展，对材料提出了越来越高的要求，涂层是提高材料的一种手段。复合涂层一般是由金属基体相和非金属固体颗粒、短纤维、金属陶瓷等分散相组成，复合涂层中的分散相对涂层获得特殊性能具有重要的作用。例如，采用激光、电子束重熔方法可制备VC、MoC分散相强化的Ni基、Co基涂层。复合涂层主要的制备方法有复合镀、梯度涂层、复合钎焊涂层等。其中复合钎焊涂层目前采用金属工艺墙方法或者采用金属粉末柔性布方法。这些方法制备工艺复杂、不适应复合涂层在工业应用中的普遍需要。
本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种简单的制备复合涂层的方法，使复合涂层的制备及涂覆工艺变得简单、便于批量生产，可以满足工业应用中的普遍要求。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种制备复合涂层的方法，包括下列步骤a．清洗作为金属基体的工件的表面；b．提供金属丝网、陶瓷网壳或海绵泡沫状之类的网结构；c．在工件外包覆一层或多层网结构，并在网结构与工件之间留有足够的、均匀的间隙，供填入分散颗粒用；d．在工件与金属丝网、陶瓷网壳或海绵泡沫状之类的网结构之间的间隙中填入分散颗粒，e．封住分散颗粒的加入口；f．捆绑固定金属丝网或类似的网结构；g．用热加工方法使分散颗粒转变为工件上的复合涂层。
最好，所述的网结构是金属丝网。
最好，所述的网结构是陶瓷网壳。
最好，所述的网结构是海绵泡沫状网结构。
最好，所述的分散颗粒选自金属碳化物或陶瓷粉末颗粒。
最好，在包覆网结构的步骤中，用耐热钢丝捆绑固定。
最好，所述的热加工方法是浸沾钎焊法。
最好，所述的浸沾钎焊在真空下进行。
最好，所述的热加工方法是热喷涂法。
最好，所述的热喷涂法包括在保护气体的气氛下进行热喷涂，及在真空或保护气体气氛下进行加热重熔。
为实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种制备复合涂层的方法，包括下列步骤a．造型以提供能满足零件尺寸形状的耐火材料铸型；b．在铸型内放入网结构，在网结构与铸型内表面之间留有填入分散颗粒的间隙；c．填入分散颗粒；d．固定网结构；e．把金属或合金浇入铸型中，待铸件冷却后即得到带涂层的制品。
最好，所述的网结构是金属丝网。
最好，所述的网结构是陶瓷网壳。
最好，所述的网结构是海绵泡沫状网结构。
最好，所述的分散颗粒选自金属碳化物或陶瓷粉末颗粒。
最好，在所述的固定网结构的步骤中用型砂和胶粘剂的混合物固定网结构。
最好，浇注是在真空下进行的。
本发明的制备复合涂层方法简单，得到的涂层与基体材料结合力强，涂层质量好。
通过下面结合附图对本发明的非限制性实例的说明，会使本发明的特点，优点更加清楚，附图中
图1是使用本发明的制备复合涂层的方法的一个实施例的流程图；图2是使用本发明制备复合涂层的方法的另一个实施例的流程图；图3示出在真空下进行浸沾钎焊的示意图；图4示出在真空下进行浇注的示意图。
参见图1，本发明制备复合涂层的方法主要包括下面的步骤首先，清理工件1的表面(步骤a)将准备涂覆复合涂层的工件(金属基体)的表面进行机械加工(如粗车、镗和铣削等)或打磨，以去掉工件表面的氧化皮。然后用稀盐酸清洗，再用丙酮清洗，使其表面光洁，便于自熔合金(Ni基、Fe基、Co基)润湿。
接着，准备金属丝网或类似的网结构2(步骤b)金属丝网应满足下列三个基本要求1．金属丝网的孔眼应比颗粒细，使分散的颗粒不能自由通过金属丝网；2．金属丝网应便于成形，可以加工成所需的形状；3．有一定的热强性，即在高温下有足够的强度，在高温下不发生变形。为保证热强性，也可用多层(如三、四层)金属丝网。
金属丝网的粗细可根据试验确定。金属丝网也可用类似的网结构(如陶瓷网壳或海绵泡沫状网结构)代替。金属丝网或类似的网结构要剪切或修整到合适的尺寸。
接着，在工件1外包覆一层或多层金属丝网或类似的网结构2，并在丝网2与工件1之间留有足够的、均匀的间隙，供填入分散颗粒用(步骤c)。
随后，在工件1与金属丝网或类似的网结构2之间的间隙中填入分散颗粒3(步骤d)。分散颗粒3可以是碳化金属、碳化钛、氧化铝粉等金属碳化物或陶瓷粉末颗粒。分散颗粒必须很细，填入的分散颗粒3被金属丝网2固定在工件表面上。分散颗粒之间以及分散颗粒3与工件1的表面之间的缝隙足够小，以满足毛细现象的要求。由于毛细现象，液态的自熔合金可以自动充满所有的缝隙。
随后封住分散颗粒的加入口(步骤e)，并用金属丝4(如耐热钢丝)捆绑固定住金属丝网或类似的网结构2(步骤f)。捆绑固定用的金属丝要求在高温下有足够的强度，在高温下不变形，能在高温下保持紧密捆绑不松动。
接着，用热加工方法(如浸沾钎焊、热喷涂等方法)使分散颗粒转变为工件上的复合涂层(步骤g)。下面举例说明两种可用的热加工方法1．浸沾钎焊方法用工频炉或其它设备6将自熔合金熔化，将用金属丝网包好的工件放入熔融的自熔合金5中(见图1步骤g)。由于毛细现象，液态自熔合金润湿工件表面，及工件表面与金属丝网之间的分散颗粒，充满所有缝隙。然后取出工件，冷却凝固，便得到了带复合涂层的工件。
也可将工频炉周围抽真空，以便使熔融的自熔合金处于真空状态下(见图3)。这样，一方面可以提高自熔合金与分散颗粒表面的润湿性，另一方面可以降低自熔合金、金属丝网和分散颗粒的氧化，从而大大提高产品的质量。
2．热喷涂方法对用金属丝网包好的工件进行热喷涂(未示出)，直至自熔合金涂覆润湿整个工件表面与金属丝网之间的分散颗粒层。冷却后，将工件放入高温盐浴炉或真空炉中加热重熔。由于毛细现象，自熔合金不流失。取出工件，冷却凝固，便得到了带复合涂层的工件。通常的热喷涂涂层容易脱落。而用此工艺制备的复合涂层与基体结合非常紧密，不易脱落。而且厚度在一定范围内可以自由控制，也就是由工件与金属丝网之间的分散颗粒层的厚度决定。
也可以在保护气体的气氛下进行热喷涂，然后在真空状态或保护气体的气氛状态下进行加热重熔。一方面可以提高自熔合金和分散颗粒表面的润湿性，另一方面可以降低自熔合金、金属丝网和分散颗粒的氧化。
当然，还可以利用本发明的用网结构固定分散颗粒的方法使用其它的热加工方法来使基体和表面涂层结合起来。例如可使用复合铸造方法。如要得到一个圆柱形辊，其芯部为普通高锰钢，而圆柱表面为以碳化钨为增强硬质点的硬质合金薄层，则可使用下列方法(参见图2)步骤a造型一提供能满足零件尺寸开头的耐火材料铸型(如砂型)11。要求型砂有高的强度。
步骤b在铸型内主金属丝网或类似的网结构12，在网结构与铸型内表面之间留有填入分散颗粒(在本实例中为碳化钨)的间隙。该间隙等于要求的碳化钨硬质合金层的厚度。
步骤c填充分散颗粒13(在本实例中为碳化钨)。
步骤d固定网结构。在本实例中用型砂和胶粘剂混合物14把金属丝网固定住。
步骤e合上上箱15，浇注。把熔融金属或合金(本实例中用高锰钢)浇入铸型中。待铸件冷却后即得到带涂层的制品。
如果在浇注过程中，砂型绕轴心旋转，则由于离心运动，得到更好的致密的硬质合金层。
也可以使铸型处于密封的真空室中。在浇注过程中，对真空室抽真空，然后在真空下浇注(见图4)。一方面可以提高自熔合金和分散颗粒表面的润湿性，另一方面可以降低自熔合金、金属丝网和分散颗粒的氧化，从而提高产品的质量。
本发明的特点是用金属丝网固定分散颗粒，由于引入了金属网来固定分散颗粒，为热加工提供了极大的便利。对本专业技术人员言，在本发明的精神范围内可对本发明的制备复合涂层的方法作出很多改型。落在下面权利要求范围内的对本发明的改型，变化都应包含在本发明的范围内。
权利要求
1．一种制备复合涂层的方法，包括下列步骤a．清洗作为金属基体的工件的表面；b．提供金属丝网、陶瓷网壳或海绵泡沫状之类的网结构；c．在工件外包覆一层或多层网结构，并在网结构与工件之间留有足够的、均匀的间隙，供填入分散颗粒用；d．在工件与金属丝网、陶瓷网壳或海绵泡沫状之类的网结构之间的间隙中填入分散颗粒，e．封住分散颗粒的加入口；f．捆绑固定金属丝网或类似的网结构；g．用热加工方法使分散颗粒转变为工件上的复合涂层。
2．按照权利要求1的方法，其特征在于所述的网结构是金属丝网。
3．按照权利要求1的方法，其特征在于所述的网结构是陶瓷网壳。
4．按照权利要求1的方法，其特征在于所述的网结构是海绵泡沫状网结构。
5．按照权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于所述的分散颗粒选自金属碳化物或陶瓷粉末颗粒。
6．按照权利要求1或2的方法，其特征在于在包覆网结构的步骤中，用耐热钢丝捆绑固定。
7．按照权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于所述的热加工方法是浸沾钎焊法。
8．按照权利要求7所述的方法，其特征在于所述的浸沾钎焊法在真空下进行。
9．按照权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述的热加工方法是热喷涂法。
10．按照权利要求9的方法，其特征在于所述的热喷涂法包括在保护气体的气氛下进行热喷涂、及在真空或保护气体气氛下进行加热重熔。
11．一种制备复合涂层的方法，包括下列步骤a．造型以提供能满足零件尺寸形状的耐火材料铸型；b．在铸型内放入网结构，在网结构与铸型内表面之间留有填入分散颗粒的间隙；c．填入分散颗粒；d．固定网结构；e．把金属或合金浇入铸型中，待铸件冷却后即得到带涂层的制品。
12．按照权利要求11的方法，其特征在于所述的网结构是金属丝网。
13．按照权利要求11的方法，其特征在于所述的网结构是陶瓷网壳。
14．按照权利要求11的方法，其特征在于所述的网结构是海绵泡沫状网结构。
15．按照权利要求11-14中任一项的方法，其特征在于所述的分散颗粒选自金属碳化物或陶瓷粉末颗粒。
16．按照权利要求11-14中任一项的方法，其特征在于在所述的固定网结构的步骤中用型砂和胶粘剂的混合物固定网结构。
17．按照权利要求11的方法，其特征在于在步骤(e)中，浇注是在真空下进行的。
18．按照权利要求11的方法，其特征在于在步骤(e)中，浇注是在保护气体的气氛下进行的。
全文摘要
制备复合涂层的方法,在清洗过表面的金属基体上包上金属丝网或陶瓷网壳或海绵泡沫状之类的网结构,并在网结构与工件之间留有足够的间隙。在间隙中填入分散颗粒,随后封住分散颗粒的加入口。之后把网结构固定住,接着用热加工方法如浸沾钎焊或热喷涂层使分散颗粒转变为工件上的复合涂层。也可以用铸造方法把金属浇入外层用网结构固定住分散颗粒的铸型中得到带复合涂层的铸件。为提高复合涂层的质量,热加工过程可以在真空状态下进行或在保护气体的气氛下进行。
文档编号B05D7/14GK1301884SQ00108699
公开日2001年7月4日 申请日期2000年5月18日 优先权日1999年12月24日
发明者逄秀美, 谭洪俭 申请人:逄秀美, 谭洪俭