本發(fā)明涉及涂層制備領(lǐng)域，具體涉及低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的制備技術(shù)。

背景技術(shù)：

冷氣動(dòng)力噴涂根據(jù)使用壓縮氣體的壓力可以分為高壓冷氣動(dòng)力噴涂與低壓冷氣動(dòng)力噴涂。高壓冷氣動(dòng)力噴涂使用的壓縮氣體壓力為15個(gè)大氣壓以上，低壓冷氣動(dòng)力噴涂使用的壓縮空氣為10個(gè)大氣壓以下。高壓冷氣動(dòng)力噴涂制備過(guò)程中氣體壓力大，粉末沉積形成涂層的效果好、能力強(qiáng)，可以制備任意厚度的涂層。因?yàn)楦邏豪錃鈩?dòng)力噴涂對(duì)高壓的需求，造成高壓冷氣動(dòng)力噴涂設(shè)備昂貴、噴涂工裝投資大、涂層制備成本高。相比之下，低壓冷氣動(dòng)力噴涂設(shè)備小、造價(jià)低，涂層制備成本低；因此低壓冷氣動(dòng)力噴涂技術(shù)具有很大的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力與發(fā)展前景。

冷氣動(dòng)力噴涂制備涂層的過(guò)程中存在著粉體顆粒在基體表面的沉積與粉體顆粒對(duì)基體表面的沖蝕兩種效應(yīng)。當(dāng)粉體顆粒的沉積效應(yīng)大于粉體顆粒的沖蝕效應(yīng)時(shí)，基體表面會(huì)沉積一層涂層；當(dāng)粉體顆粒的沖蝕效應(yīng)大于粉體顆粒的沉積效應(yīng)時(shí)，基體表面會(huì)形成粗糙的沖蝕面，不會(huì)有涂層形成。當(dāng)粉體顆粒速度超過(guò)一個(gè)速度臨界值的時(shí)候，粉體在基體上會(huì)表現(xiàn)出沉積效應(yīng)；當(dāng)粉體顆粒速度小于這個(gè)臨界值的時(shí)候，粉體顆粒表現(xiàn)出來(lái)的使沖蝕效應(yīng)。低壓冷氣動(dòng)力噴涂使用的氣體壓力小，粉體顆粒在氣流中獲得的能量比高壓冷氣動(dòng)力噴涂的小，粉末顆粒撞擊基體的瞬時(shí)速度小；而粉體顆粒撞擊基體時(shí)的速度小造成粉體在基體表面更容易出現(xiàn)沖蝕效應(yīng)，最終導(dǎo)致涂層厚度上不去，或者無(wú)法形成有效的涂層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末及其制備方法。

本發(fā)明是低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末及制備方法，其低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組分為：

cu粉80-90%，al2o3粉10%-20%；各組分的重量百分比之和為100%；配制該cu基粉末使用的cu粉與al2o3粉的粒度范圍均為10-50μm，其中cu粉是形狀為非球形的電解cu粉、al2o3粉是形狀為多邊形的α相al2o3粉。

以上所述的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的制備方法，其步驟為：

（1）選取粒度范圍為10-50μm、形狀為非球形的電解銅粉和形狀為多邊形的α相al2o3粉；

（2）將粉體材料烘干；

（3）將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

或者（2）將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

（3）將粉體材料烘干；

通過(guò)上述步驟即可得到低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所得的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末有很好的低壓冷氣動(dòng)力噴涂的性能；使用本發(fā)明所得的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末，在普通鋼材、銅合金和鋁合金等基體上進(jìn)行低壓冷氣動(dòng)力噴涂，涂層厚度可以超過(guò)10mm。本發(fā)明所得的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末可以用于低壓冷噴涂修復(fù)或制造零件，為零件的修復(fù)與制造帶來(lái)方便且能節(jié)約成本。例如，使用本發(fā)明所得的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末可以對(duì)汽車的缸體、密封閥進(jìn)行低壓冷氣動(dòng)力噴涂制備或者修復(fù)，提高汽車缸體或密封閥的耐腐蝕性能，增加其使用壽命，降低缸體與密封閥的制備或維修成本；還可以在高動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上面應(yīng)用低壓冷噴涂技術(shù)制備銅涂層，銅基低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層可以很好的將煤油燃燒所帶來(lái)的熱量及時(shí)傳遞出來(lái),減少熱量的聚集給發(fā)動(dòng)機(jī)缸體帶來(lái)的危害，增加缸體的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的形貌圖，圖2為ly12鋁合金基體上低壓冷氣動(dòng)力噴涂銅基涂層的截面圖，圖3為t2紫銅基體上低壓冷氣動(dòng)力噴涂銅基涂層的截面圖，圖4為45#鋼基體上低壓冷氣動(dòng)力噴涂銅基涂層的截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末及制備方法，其低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，其組分為：

cu粉80-90%，al2o3粉10%-20%；各組分的重量百分比之和為100%；配制該cu基粉末使用的cu粉與al2o3粉的粒度范圍均為10-50μm，其中cu粉是形狀為非球形的電解cu粉、al2o3粉是形狀為多邊形的α相al2o3粉。

以上所述的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的制備方法，其步驟為：

（1）選取粒度范圍為10-50μm、形狀為非球形的電解銅粉和形狀為多邊形的α相al2o3粉；

（2）將粉體材料烘干；

（3）將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

或者（2）將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

（3）將粉體材料烘干；

通過(guò)上述步驟即可得到低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末的形貌圖。

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：在此實(shí)施例中，本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：

cu粉87%，al2o3粉13%；且cu粉與al2o3粉的粒度范圍均為10-50μm，其中cu粉是形狀為非球形的電解cu粉、al2o3粉是形狀為多邊形的α相al2o3粉。

本發(fā)明實(shí)例還提供了上述低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末的制備方法，包括如下步驟：

s1、選取粒度范圍為10-50μm、形狀為非球形的電解銅粉和形狀為多邊形的α相al2o3粉；

s2、將粉體材料烘干；

s3、將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

通過(guò)上述步驟即可得到低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末；上述步驟中的s2與s3可以交換順序，并不影響低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末的制備與性能。

本具體實(shí)施配方中銅粉是形狀為非球形的電解銅粉，非球形的銅粉顆粒在低壓冷氣動(dòng)力噴涂的氣流中相比球形銅粉顆粒會(huì)獲得更多的牽引力，這會(huì)使非球形銅粉顆粒的飛行速度大于球形銅粉顆粒的飛行速度。較大的銅粉顆粒飛行速度，會(huì)讓銅粉顆粒更容易產(chǎn)生塑性變形、更容易沉積在基體表面。

本具體實(shí)施配方中α相al2o3粉末是多邊形的顆粒。多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其形狀，在噴涂過(guò)程中，可以使粉末顆粒沉積界面保持較大的粗糙度，這可以讓銅粉顆粒與沉積表面產(chǎn)生良好的機(jī)械結(jié)合，提高涂層沉積的厚度。同時(shí)，多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其硬度大于銅粉顆粒，在低壓冷氣動(dòng)力噴涂過(guò)程中，可以促進(jìn)銅粉顆粒的塑性變形，減少涂層中的孔隙，提高涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。

使用本發(fā)明提供的低壓冷噴涂用cu基粉末在ly12鋁合金基體上制備厚度超過(guò)10mm的低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層，涂層截面如圖2所示。圖2的左邊為ly12鋁合金基體，右邊是使用本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末制備得到的低壓冷氣動(dòng)力噴涂cu基涂層。在圖2中基體與涂層之間有明顯的界面；涂層致密，沒(méi)有明顯的孔隙。圖2中低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的電解銅粉變形良好，在涂層中完全看不出原有的電解銅粉形貌；低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的α相al2o3粉末顆粒均勻分布在涂層中，與涂層結(jié)合良好。這是因?yàn)?，低壓冷氣?dòng)力噴涂過(guò)程中，多邊形的α相al2o3粉末顆粒能持續(xù)活化粉末沉積的界面，促使低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末不斷沉積，形成涂層，促使涂層厚度增長(zhǎng)。另外多邊形的α相al2o3粉末顆粒可以促進(jìn)電解銅粉充分變形，提高涂層的致密度，減少涂層中的孔隙。

實(shí)施例2：在此實(shí)施例中，本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：

cu粉85%，al2o3粉15%；且cu粉與al2o3粉的粒度范圍均為10-50μm，其中cu粉是形狀為非球形的電解cu粉、al2o3粉是形狀為多邊形的α相al2o3粉。

本發(fā)明實(shí)例還提供了上述低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的制備方法，包括如下步驟：

s1、選取粒度范圍為10-50μm、形狀為非球形的電解銅粉和形狀為多邊形的α相al2o3粉；

s2、將粉體材料烘干；

s3、將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

通過(guò)上述步驟即可得到低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末；上述步驟中的s2與s3可以交換順序，并不影響低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末的制備與性能。

本具體實(shí)施配方中銅粉是形狀為非球形的電解銅粉，非球形的銅粉顆粒在低壓冷氣動(dòng)力噴涂的氣流中相比球形銅粉顆粒會(huì)獲得更多的牽引力，這會(huì)使非球形銅粉顆粒的飛行速度大于球形銅粉顆粒的飛行速度。較大的銅粉顆粒飛行速度，會(huì)讓銅粉顆粒更容易產(chǎn)生塑性變形、更容易沉積在基體表面。

本具體實(shí)施配方中α相al2o3粉末是多邊形的顆粒。多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其形狀，在噴涂過(guò)程中，可以使粉末顆粒沉積界面保持較大的粗糙度，這可以讓銅粉顆粒與沉積表面產(chǎn)生良好的機(jī)械結(jié)合，提高涂層沉積的厚度。同時(shí)，多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其硬度大于銅粉顆粒，在低壓冷氣動(dòng)力噴涂過(guò)程中，可以促進(jìn)銅粉顆粒的塑性變形，減少涂層中的孔隙，提高涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。

使用本發(fā)明提供的低壓冷噴涂用cu基粉末在t2紫銅基體上制備厚度超過(guò)10mm的低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層，涂層截面如圖3所示。圖3的左邊為t2紫銅基體，右邊是使用本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末制備得到的低壓冷氣動(dòng)力噴涂cu基涂層。在圖3中基體與涂層之間沒(méi)有明顯的界面，這是因?yàn)橥繉优c基體的主要組成元素都是cu；涂層中存在分布均勻的α相al2o3粉末顆粒，可以由此分辨出哪里是基體，哪里是涂層部分。圖3中低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的電解銅粉變形良好，在涂層中完全看不出原有的電解銅粉形貌；低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的α相al2o3粉末顆粒均勻分布在涂層中，與涂層結(jié)合良好。這是因?yàn)?，低壓冷氣?dòng)力噴涂過(guò)程中，多邊形的α相al2o3粉末顆粒能持續(xù)活化粉末沉積的界面，促使低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末不斷沉積，形成涂層，促使涂層厚度增長(zhǎng)。另外多邊形的α相al2o3粉末顆?？梢源龠M(jìn)電解銅粉充分變形，提高涂層的致密度，減少涂層中的孔隙。

實(shí)施例3：在此實(shí)施例中，本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：

cu粉83%，al2o3粉17%；且cu粉與al2o3粉的粒度范圍均為10-50μm，其中cu粉是形狀為非球形的電解cu粉、al2o3粉是形狀為多邊形的α相al2o3粉。

本發(fā)明實(shí)例還提供了上述低壓冷氣動(dòng)力噴涂用銅基粉末的制備方法，包括如下步驟：

s1、選取粒度范圍為10-50μm、形狀為非球形的電解銅粉和形狀為多邊形的α相al2o3粉；

s2、將粉體材料烘干；

s3、將粉體材料按照上述比例，稱取粉末，機(jī)械混合至均勻；

通過(guò)上述步驟即可得到低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末；上述步驟中的s2與s3可以交換順序，并不影響低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末的制備與性能。

本具體實(shí)施配方中銅粉是形狀為非球形的電解銅粉，非球形的銅粉顆粒在低壓冷氣動(dòng)力噴涂的氣流中相比球形銅粉顆粒會(huì)獲得更多的牽引力，這會(huì)使非球形銅粉顆粒的飛行速度大于球形銅粉顆粒的飛行速度。較大的銅粉顆粒飛行速度，會(huì)讓銅粉顆粒更容易產(chǎn)生塑性變形、更容易沉積在基體表面。

本具體實(shí)施配方中α相al2o3粉末是多邊形的顆粒。多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其形狀，在噴涂過(guò)程中，可以使粉末顆粒沉積界面保持較大的粗糙度，這可以讓銅粉顆粒與沉積表面產(chǎn)生良好的機(jī)械結(jié)合，提高涂層沉積的厚度。同時(shí)，多邊形的α相al2o3粉末顆粒由于其硬度大于銅粉顆粒，在低壓冷氣動(dòng)力噴涂過(guò)程中，可以促進(jìn)銅粉顆粒的塑性變形，減少涂層中的孔隙，提高涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。

使用本發(fā)明提供的低壓冷噴涂用cu基粉末在45#鋼基體上制備厚度超過(guò)10mm的低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層，涂層截面如圖4所示。圖4的左邊為45#鋼基體，右邊是使用本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末制備得到的低壓冷氣動(dòng)力噴涂cu基涂層。在圖4中基體與涂層之間有明顯的界面；涂層致密，沒(méi)有明顯的孔隙。圖4中低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的電解銅粉變形良好，在涂層中完全看不出原有的電解銅粉形貌；低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末中的α相al2o3粉末顆粒均勻分布在涂層中，與涂層結(jié)合良好。這是因?yàn)椋蛪豪錃鈩?dòng)力噴涂過(guò)程中，多邊形的α相al2o3粉末顆粒能持續(xù)活化粉末沉積的界面，促使低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末不斷沉積，形成涂層，促使涂層厚度增長(zhǎng)。另外多邊形的α相al2o3粉末顆?？梢源龠M(jìn)電解銅粉充分變形，提高涂層的致密度，減少涂層中的孔隙。

在以上具體實(shí)施中，使用本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末在三種不同的基體上制備了厚度超過(guò)10mm的低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層，旨在證明，本發(fā)明提供的低壓冷氣動(dòng)力噴涂用cu基粉末可以在多種工程材料基體上制備低壓冷氣動(dòng)力噴涂涂層，且涂層的厚度可以達(dá)到10mm以上。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。