高能束合金6061铝管耐磨性提高

 特别涉及采用等离子束合金6061铝管化制备耐磨复合涂层的方法。背景技术：铝合金6061铝管因其密度小、强度高、加工性能好等性能得到广泛应用，成为应用最为广泛的有色合金6061铝管，铝合金6061铝管发展应用方面的研究也越来越多。但其硬度低、耐磨性差等缺点限制了其使用范围，采用热喷涂技术制备高硬度表面涂层是提高铝合金6061铝管耐磨性的主要手段之一。高熵合金6061铝管为由五个以上的元素组元按照等原子比或接近于等原子比合金6061铝管化的合金6061铝管，具有一些传统合金6061铝管所无法比拟的优异机械性能，如高耐磨耐腐蚀性、高强度、高硬度、高韧性等，从而使其成为制作涂层的选择之一。高熵合金6061铝管常含有一定的Al元素，因此对涂层成分不是特别敏感。等离子喷涂常采用ArN2或再添加部分H2气，以保护喷涂过程中避免熔融合金6061铝管粉末氧化，喷涂过程中因高温的电离作用使N气电离为活性的N原子，有利于与合金6061铝管成分反应形成氮化物，本申请中通过添加一定的CrAl不仅有利于形成高熵合金6061铝管，而且能够利用喷涂过程中的CrAl与N发生氮化反应，形成细小的氮化物，有利于进一步提高涂层的硬度和耐磨性。技术实现要素：高熵合金6061铝管自身具有高强度和良好韧性，而且通过喷涂过程中氮气以电离作用可以使N活化，从而借助喷涂过程进一步反应形成弥散、细小的氮化物，能够制备氮化物增强高熵合金6061铝管涂层，以提高铝制工件的耐磨性，并且在涂层工件结合处少量Al熔化，不仅有利于提高结合强度，而且也不至于影响涂层高熵合金6061铝管的优良性能。本发明解决其技术问题所采用的制作方法包括下述工艺步骤：步骤一、按一定比例经熔炼后雾化制备AlCoCrFeNiBSi合金6061铝管粉末，其中Al质量含量为16~18%Cr质量含量为20~22%Fe质量含量为20~22%Co质量含量为20~22%B质量含量为3~4%Si质量含量为3~4%其余为Ni元素；喷涂合金6061铝管粉末经高温熔炼后采用惰性气雾化制备。粒度在10-40μm步骤二、选取待强化的铝合金6061铝管工件表面，对工件表面清除油污，然后喷砂毛化处理，达到表面粗糙度均匀，无反光；最后采用外热方式对工件表面进行预热，预热温度控制在250~300℃；步骤三、采用热喷涂的方式对工件表面预喷涂Ni-A l粘结层，粘结层厚度控制在30-100μm所用Ni-A l合金6061铝管粉末的粒度为80-240μm其成分中含Al质量为8~20%其余为Ni步骤四、采用等离子喷涂设备对工件表面进行热喷涂，冷却后即为耐磨涂层。其喷涂工艺：喷涂枪距工件距离为90-120mm工作电流为500-700A 工作电压为50-70VN2气速度为30-50升/minH2速度为5-10升/min送粉量为38±42g/min冷却气压为0.3-0.5MPa喷涂枪移动速度为30-80mm/本发明的有益效果是1本发明的工艺方法采用高熵合金6061铝管作为耐磨涂层的基体，能够充分利用其特有的扩散速度慢、对成分变化不敏感的特性，使涂层具有更高的韧性、强度和耐磨性。2采用的N2一方面可以作为保护气，另一方面又利用其电离分解使N具有活性，喷涂过程中与活性元素CrAl反应形成高硬度弥散的CrNAlN从而进一步提高涂层的耐磨性。具体实施方式实施例1步骤一、按一定比例熔炼后雾化制备AlCoCrFeNiBSi合金6061铝管粉末，其中Al质量含量为16%Cr质量含量为20%Fe质量含量为20%Co质量含量为20%B质量含量为3%Si质量含量为3%其余为Ni元素；喷涂合金6061铝管粉末经高温熔炼后采用惰性气雾化，雾化气体采用惰性的Ar气，熔点在1250℃左右，气体压力大约为4~5MPa气体流动率8m3/min气体喷出喷嘴速率为120m/金属流动速率10kg/min制得的预合金6061铝管粉粒度在10-35μm步骤二、选取6061铝合金6061铝管工件表面，对其表面清除油污，然后喷砂毛化处理，达到表面粗糙度均匀，无反光；最后采用外热方式对工件表面进行预热，预热温度控制在250~260℃。步骤三、采用热喷涂的方式对工件表面预喷涂Ni-A l粘结层，粘结层厚度控制在40-90μm所用Ni-A l合金6061铝管粉末的粒度为80-240μm其成分中含Al质量为20%其余为Ni步骤四、采用等离子喷涂设备对工件表面进行热喷涂，冷却后即为耐磨涂层。其喷涂工艺：喷涂枪距工件距离为90mm工作电流为500A 工作电压为50VN2气速度为30升/minH2速度为5升/min送粉量为38g/min冷却气压为0.3MPa喷涂枪移动速度为30mm/结果表明，铝合金6061铝管表面形成了由氮化物增强的AlCoCrFeNi高熵合金6061铝管涂层，涂层基本无裂纹、无气孔，厚度为220μm与基体形成了冶金结合，提高耐磨性5.7倍。实施例2步骤一、按一定比例经熔炼后雾化制备AlCoCrFeNiBSi合金6061铝管粉末，其中Al质量含量为18%Cr质量含量为22%Fe质量含量为22%Co质量含量为22%B质量含量为4%Si质量含量为4%其余为Ni元素；喷涂合金6061铝管粉末经高温熔炼后采用惰性气雾化，雾化气体采用惰性的Ar气，熔点在1250℃左右，气体压力大约为4~5MPa气体流动率8m3/min气体喷出喷嘴速率为120m/金属流动速率10kg/min制得的预合金6061铝管粉粒度在10-40μm步骤二、选取5052铝合金6061铝管工件表面，对其表面清除油污，然后喷砂毛化处理，达到表面粗糙度均匀，无反光；最后采用外热方式对工件表面进行预热，预热温度控制在290~300℃。步骤三、采用热喷涂的方式对工件表面预喷涂Ni-A l粘结层，粘结层厚度控制在30-100μm所用Ni-A l合金6061铝管粉末的粒度为80-240μm其成分中含Al质量为10%其余为Ni步骤四、采用等离子喷涂设备对工件表面进行热喷涂，冷却后即为耐磨涂层。其喷涂工艺：喷涂枪距工件距离为120mm工作电流为700A 工作电压为70VN2气速度为50升/minH2速度为10升/min送粉量为42g/min冷却气压为0.5MPa喷涂枪移动速度为80mm/结果表明，铝合金6061铝管表面形成了由氮化物增强的AlCoCrFeNi高熵合金6061铝管涂层，涂层基本无裂纹、无气孔，厚度为230μm与基体形成了冶金结合，提高耐磨性5.6倍。

  、按一定比例经熔炼后雾化制备AlCoCrFeNiBSi合金6061铝管粉末，其中Al质量含量为17%Cr质量含量为21%Fe质量含量为21%Co质量含量为21%B质量含量为4%Si质量含量为3%其余为Ni元素；喷涂合金6061铝管粉末经高温熔炼后采用惰性气雾化，雾化气体采用惰性的Ar气，熔点在1260℃左右，气体压力大约为4~5MPa气体流动率8m3/min气体喷出喷嘴速率为120m/金属流动速率8kg/min制得的预合金6061铝管粉粒度在20-30μm步骤二、选取5083铝合金6061铝管工件表面，对其表面清除油污，然后喷砂毛化处理，达到表面粗糙度均匀，无反光；最后采用外热方式对工件表面进行预热，预热温度控制在280℃。步骤三、采用热喷涂的方式对工件表面预喷涂Ni-A l粘结层，粘结层厚度控制在30-70μm所用Ni-A l合金管6061铝管粉末的粒度为80-240μm其成分中含Al质量为15%其余为Ni步骤四、采用等离子喷涂设备对工件表面进行热喷涂，冷却后即为耐磨涂层。其喷涂工艺：喷涂枪距工件距离为110mm工作电流为600A 工作电压为60VN2气速度为40升/minH2速度为8升/min送粉量为40g/min冷却气压为0.4MPa喷涂枪移动速度为50mm/结果表明，铝合金6061铝管表面形成了由氮化物、硼化物增强的AlCoCrFeNi高熵合金6061铝管涂层，涂层基本无裂纹、无气孔，厚度为240μm由于Al合金6061铝管熔点较低，少量熔化与基体形成了冶金结合，提高耐磨性5.2倍。6061铝管我国2003年产钢22234万吨,钢材产量24119万吨,钢与钢材比例(本文以下简称材钢比)达到108%;进口钢锭坯593.46万吨,出口钢锭坯149.09万吨;合计钢材原料量为22678万吨,其比例也达到106%;就是100吨钢可以生产106吨钢材,这是不可能发生的事情。本发明属于6061铝管高能束表面处理领域。