本發明涉及一種對磨損、腐蝕表面進行(xing)自敏發光在線(xian)監測(ce)技(ji)術，具體是摻(chan)雜氧(yang)化(hua)釔熒光粒子功能指示高(gao)鋁青銅涂層(ceng)的制備方法。

背景技術：

磨(mo)損(sun)檢測(ce)(ce)是(shi)評估材(cai)料磨(mo)損(sun)程(cheng)度的重要方(fang)式，常用的磨(mo)損(sun)檢測(ce)(ce)技(ji)術有聲發(fa)射、光熱(re)輻射、測(ce)(ce)功(gong)、振動(dong)、鐵(tie)譜(pu)技(ji)術等，由于這(zhe)些檢測(ce)(ce)技(ji)術均通過研制先進傳感器等設備方(fang)式實(shi)現磨(mo)損(sun)評估，成本高且需要豐富生產(chan)數據(ju)，不易推(tui)廣。

利(li)用一種發(fa)光(guang)(guang)涂層對磨損(sun)、腐蝕(shi)表面進(jin)行在線監測將(jiang)大大降低對傳感(gan)器等部(bu)件的要求、簡化操作(zuo)(zuo)工序。即將(jiang)發(fa)光(guang)(guang)粒子(zi)并入耐磨蝕(shi)功(gong)能層，在光(guang)(guang)激發(fa)作(zuo)(zuo)用下發(fa)出持續可見光(guang)(guang)，可用熒光(guang)(guang)檢測設備準確評估涂層磨蝕(shi)情況。

技術實現要素：

本(ben)發明提(ti)供一種(zhong)氧化釔光激發協同細(xi)晶強(qiang)化高鋁(lv)青銅(tong)指示(shi)涂層的制(zhi)(zhi)備方(fang)法。此方(fang)法具(ju)有成分控制(zhi)(zhi)精度高，工藝(yi)穩(wen)定性和重復性較(jiao)強(qiang)，可實現耐磨細(xi)晶高鋁(lv)青銅(tong)涂層的低成本(ben)健康檢測(ce)。

一種氧化(hua)釔光激發協同細晶強化(hua)高鋁青銅指示(shi)涂層的(de)制備方法，包括下述步(bu)驟：

1)用超聲波清洗鋼基體(ti)表面(mian)，對洗凈后的基體(ti)噴(pen)焊面(mian)進行粗糙化處理；

2)將(jiang)處理(li)后的基體(ti)裝入熱(re)處理(li)爐(lu)中預熱(re)至260℃～300℃；

3)將高鋁青銅粉末、氧(yang)化(hua)釔粉末按(an)質量(liang)百分比(99.4～99.8)：(0.2～0.6)稱量(liang)，在攪拌球磨機中進行機械合(he)金化(hua)；

4)干燥步(bu)驟(zou)3)所(suo)得粉末裝入(ru)焊槍，用等離子噴焊機在步(bu)驟(zou)2)所(suo)得鋼基體(ti)上(shang)制備(bei)高鋁青銅指(zhi)示涂層。

步驟(zou)1)采用噴(pen)酸技術進行(xing)粗糙(cao)化處理(li)，設備為半自動(dong)噴(pen)酸機，噴(pen)口(kou)直徑0.5mm，噴(pen)酸量20ml/min，酸液組分：硝(xiao)酸27ml、氫氟(fu)酸62ml、蒸餾水270ml。

步驟2)鋼基體預熱的加熱速率10℃/分(fen)。

步驟3)攪拌球磨(mo)機中，轉(zhuan)(zhuan)子轉(zhuan)(zhuan)速為290轉(zhuan)(zhuan)/分(fen)，磨(mo)球為3mmzro2球，球磨(mo)時間25小時，球磨(mo)介質(zhi)為無水(shui)乙醇(chun)，按質(zhi)量比(bi)，料：球：無水(shui)乙醇(chun)＝1：18：0.2。

步驟(zou)4)的(de)干燥工藝設(she)備采用(yong)高速(su)離(li)心噴霧干燥機，離(li)心噴霧頭轉速(su)18000轉/分，噴霧盤直徑100mm，入口(kou)溫(wen)度200℃。

步(bu)驟4)的(de)噴焊過程，轉移弧電流為165～175a，工作(zuo)電壓25.4～26v，送粉量17～21g/min，焊槍(qiang)至工件距(ju)離8～11mm。

所(suo)述(shu)的鋼基(ji)體為45#鋼。

與現有技(ji)術相比，本(ben)發明(ming)具有以下特點和(he)優勢：

在制(zhi)(zhi)備(bei)氧化(hua)釔(yi)(yi)光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)協(xie)同細(xi)(xi)晶強化(hua)高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅指示(shi)涂層(ceng)(ceng)過(guo)程中，本發(fa)(fa)明完(wan)全(quan)改變了已有方法中單純采用高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅作為(wei)涂層(ceng)(ceng)材料的(de)思路，而(er)是(shi)采用一種(zhong)具(ju)有熒(ying)(ying)光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)特(te)(te)性(xing)氧化(hua)釔(yi)(yi)粉末(mo)作為(wei)晶粒(li)抑制(zhi)(zhi)劑，并(bing)研究高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅/氧化(hua)釔(yi)(yi)粉末(mo)配比(bi)(bi)、球磨工藝參數(shu)(shu)、噴焊(han)層(ceng)(ceng)厚度和(he)(he)涂層(ceng)(ceng)光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)特(te)(te)性(xing)的(de)關(guan)系，即：對(dui)于(yu)細(xi)(xi)晶高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅涂層(ceng)(ceng)，光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)特(te)(te)性(xing)良(liang)(liang)(liang)好條(tiao)件(jian)下(xia)保持較高(gao)(gao)耐磨性(xing)能的(de)最(zui)佳高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅/氧化(hua)釔(yi)(yi)粉末(mo)配比(bi)(bi)、球磨工藝參數(shu)(shu)和(he)(he)噴焊(han)層(ceng)(ceng)厚度。氧化(hua)釔(yi)(yi)粒(li)子具(ju)有光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)及(ji)細(xi)(xi)化(hua)晶粒(li)特(te)(te)性(xing)，可(ke)用于(yu)熒(ying)(ying)光材料及(ji)晶粒(li)抑制(zhi)(zhi)劑，其化(hua)學惰性(xing)使氧化(hua)釔(yi)(yi)在高(gao)(gao)溫下(xia)不(bu)易與金屬等物質發(fa)(fa)生反應，保持良(liang)(liang)(liang)好的(de)抑制(zhi)(zhi)晶粒(li)長大及(ji)熒(ying)(ying)光激(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)特(te)(te)征(zheng)，是(shi)一種(zhong)優良(liang)(liang)(liang)的(de)指示(shi)功能相(xiang)。此方法具(ju)有成(cheng)分控(kong)制(zhi)(zhi)精度高(gao)(gao)，工藝穩定性(xing)和(he)(he)重復性(xing)較強，可(ke)實現耐磨細(xi)(xi)晶高(gao)(gao)鋁青(qing)(qing)銅涂層(ceng)(ceng)的(de)低成(cheng)本健康(kang)檢測。

進一步，用機械合(he)金(jin)化(hua)方(fang)法(fa)可將氧(yang)化(hua)釔(yi)(yi)固溶到高(gao)鋁青(qing)銅晶格(ge)，抑制噴焊(han)層高(gao)溫引(yin)起的晶粒長(chang)大；且機械合(he)金(jin)化(hua)可使納米粒度(du)氧(yang)化(hua)釔(yi)(yi)高(gao)度(du)分散，避免因高(gao)溫團聚造(zao)成的熒光特性損(sun)傷。

具體實施方式

以下對本(ben)發明作進一(yi)步的詳(xiang)細(xi)說明。

一種氧化釔光(guang)激發協同細(xi)晶強化高(gao)鋁青銅(tong)指示涂層的制備方法(fa)，包括下述(shu)步驟：

(1)用超(chao)聲波清洗45#鋼(gang)基體表面，采用半自動噴(pen)(pen)酸機對洗凈后的基體噴(pen)(pen)焊面進(jin)行粗(cu)糙(cao)化處理，噴(pen)(pen)口直徑0.5mm，噴(pen)(pen)酸量20ml/min，酸液組分：硝酸27ml、氫(qing)氟酸62ml、蒸餾水270ml。

(2)將處理后的基體裝入熱(re)處理爐(lu)中預熱(re)至260℃～300℃，預熱(re)的加熱(re)速率10℃/分；

(3)將高鋁青銅(tong)粉末、氧化釔(yi)粉末按(an)質(zhi)量百(bai)分(fen)比99.4～99.8：0.2～0.6稱(cheng)量，在攪拌球(qiu)(qiu)磨機中進行機械合金化，轉子(zi)轉速為(wei)290轉/分(fen)，磨球(qiu)(qiu)為(wei)3mmzro2球(qiu)(qiu)，球(qiu)(qiu)磨時(shi)間25小(xiao)時(shi)，球(qiu)(qiu)磨介(jie)質(zhi)為(wei)無水(shui)乙醇(chun)，料(liao)：球(qiu)(qiu)：無水(shui)乙醇(chun)＝1：18：0.2；

(4)用高速(su)(su)離(li)(li)心(xin)噴(pen)霧干燥(zao)機干燥(zao)步驟(zou)3)所得粉(fen)末，離(li)(li)心(xin)噴(pen)霧頭轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)18000轉(zhuan)(zhuan)/分，噴(pen)霧盤直徑100mm，入口溫度200℃；將粉(fen)末裝入焊槍，用等離(li)(li)子噴(pen)焊機在預(yu)熱45#鋼基體上制備高鋁青銅(tong)復合涂層，其中噴(pen)焊機轉(zhuan)(zhuan)移弧電流為165～175a，工作電壓25.4～26v，送粉(fen)量(liang)17～21g/min，焊槍至工件距離(li)(li)8～11mm。

以下結合(he)具體實施(shi)例制(zhi)備氧(yang)化釔(yi)光(guang)激發(fa)協同細晶強化高鋁(lv)青銅(tong)指示涂層，并檢測對應(ying)的晶粒度(du)和余(yu)輝強度(du)。

實施例1

(1)用超聲波清(qing)洗(xi)45#鋼基體(ti)表面，采用半自動噴(pen)(pen)酸機對洗(xi)凈后的(de)45#鋼基體(ti)噴(pen)(pen)焊面進(jin)行粗糙(cao)化處理，噴(pen)(pen)口直(zhi)徑0.5mm，噴(pen)(pen)酸量(liang)20ml/min，酸液組分：硝(xiao)酸27ml、氫氟(fu)酸62ml、蒸餾(liu)水270ml；

(2)將處(chu)理后的基體裝入熱(re)處(chu)理爐中預熱(re)至270℃，預熱(re)的加熱(re)速率10℃/分(fen)；

(3)將高鋁(lv)青(qing)銅(tong)粉末、氧化(hua)釔(yi)粉末按(an)質(zhi)量百分(fen)比(bi)99.4：0.6稱量，在攪拌球磨機中進(jin)行機械合(he)金化(hua)，轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)速為(wei)290轉(zhuan)/分(fen)，磨球為(wei)3mmzro2球，球磨時間25小時，球磨介質(zhi)為(wei)無(wu)水(shui)(shui)乙(yi)醇(chun)(chun)，按(an)質(zhi)量比(bi)，料：球：無(wu)水(shui)(shui)乙(yi)醇(chun)(chun)＝1：18：0.2；

(4)用(yong)高速離心(xin)噴霧干燥機(ji)(ji)(ji)干燥粉(fen)(fen)末，離心(xin)噴霧頭轉(zhuan)速18000轉(zhuan)/分，噴霧盤直徑(jing)100mm，入口溫度200℃；將(jiang)粉(fen)(fen)末裝入焊(han)槍，用(yong)等離子(zi)噴焊(han)機(ji)(ji)(ji)在預熱45#鋼基體上(shang)制備高鋁青銅(tong)復合涂層(ceng)，其(qi)中噴焊(han)機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)移弧電流為175a，工作(zuo)電壓25.5v，送粉(fen)(fen)量19g/min，焊(han)槍至工件(jian)距離10mm。

實施例2

(1)用超聲波清洗45#鋼基(ji)(ji)體表面，采用半自動(dong)噴(pen)酸機對洗凈后的(de)45#鋼基(ji)(ji)體噴(pen)焊(han)面進(jin)行粗糙化處理，噴(pen)口直徑0.5mm，噴(pen)酸量20ml/min，酸液(ye)組(zu)分：硝酸27ml、氫氟酸62ml、蒸(zheng)餾(liu)水270ml；

(2)將處理(li)后(hou)的基體(ti)裝入熱處理(li)爐中(zhong)預(yu)熱至290℃，預(yu)熱的加(jia)熱速率10℃/分；

(3)將高鋁青(qing)銅粉末(mo)、氧化釔粉末(mo)按(an)質(zhi)量(liang)百分比(bi)(bi)99.6：0.4稱量(liang)，在(zai)攪拌球(qiu)磨(mo)機(ji)中進行(xing)機(ji)械合金化，轉子(zi)轉速為(wei)(wei)290轉/分，磨(mo)球(qiu)為(wei)(wei)3mmzro2球(qiu)，球(qiu)磨(mo)時(shi)間25小時(shi)，球(qiu)磨(mo)介質(zhi)為(wei)(wei)無水(shui)(shui)乙(yi)醇，按(an)質(zhi)量(liang)比(bi)(bi)，料：球(qiu)：無水(shui)(shui)乙(yi)醇＝1：18：0.2；

(4)用高(gao)(gao)速離心(xin)(xin)噴霧干燥機(ji)干燥粉末，離心(xin)(xin)噴霧頭轉速18000轉/分，噴霧盤直徑100mm，入(ru)口(kou)溫度200℃；將(jiang)粉末裝入(ru)焊(han)槍，用等離子噴焊(han)機(ji)在預熱45#鋼基體上制備高(gao)(gao)鋁青銅復合(he)涂層，其中(zhong)噴焊(han)機(ji)轉移(yi)弧電(dian)(dian)流(liu)為175a，工作電(dian)(dian)壓(ya)26v，送粉量21g/min，焊(han)槍至工件距離11mm。

實施例3

(1)用超聲(sheng)波(bo)清洗(xi)45#鋼基(ji)體表(biao)面(mian)(mian)，采用半自(zi)動噴(pen)(pen)酸機對洗(xi)凈后的45#鋼基(ji)體噴(pen)(pen)焊面(mian)(mian)進行粗糙化處理，噴(pen)(pen)口直徑0.5mm，噴(pen)(pen)酸量(liang)20ml/min，酸液(ye)組分：硝酸27ml、氫氟酸62ml、蒸餾(liu)水270ml；

(2)將處(chu)理后的基體裝入熱(re)處(chu)理爐中預(yu)熱(re)至260℃，預(yu)熱(re)的加熱(re)速率10℃/分；

(3)將高(gao)鋁青銅粉末(mo)、氧化釔(yi)粉末(mo)按(an)質量(liang)百分比99.5：0.5稱量(liang)，在攪拌球(qiu)磨機(ji)(ji)中(zhong)進行(xing)機(ji)(ji)械合(he)金化，轉子轉速為(wei)290轉/分，磨球(qiu)為(wei)3mmzro2球(qiu)，球(qiu)磨時(shi)間25小時(shi)，球(qiu)磨介質為(wei)無水乙醇，按(an)質量(liang)比，料：球(qiu)：無水乙醇＝1：18：0.2；

(4)用高速(su)離心噴霧干(gan)燥機(ji)干(gan)燥粉(fen)末(mo)，離心噴霧頭轉速(su)18000轉/分(fen)，噴霧盤直徑100mm，入口溫度(du)200℃；將粉(fen)末(mo)裝入焊(han)槍，用等離子噴焊(han)機(ji)在預熱45#鋼基體上(shang)制備高鋁青(qing)銅復合涂(tu)層(ceng)，其中(zhong)噴焊(han)機(ji)轉移弧電(dian)流為170a，工(gong)作電(dian)壓25.4v，送(song)粉(fen)量17g/min，焊(han)槍至工(gong)件距離8mm。

實施例4

(1)用超聲波清洗45#鋼(gang)基體表面(mian)，采用半自(zi)動噴(pen)酸(suan)機對洗凈(jing)后的(de)45#鋼(gang)基體噴(pen)焊面(mian)進(jin)行粗糙化處理，噴(pen)口(kou)直徑0.5mm，噴(pen)酸(suan)量20ml/min，酸(suan)液(ye)組分：硝酸(suan)27ml、氫氟酸(suan)62ml、蒸餾水(shui)270ml；

(2)將處(chu)理后(hou)的基體裝入(ru)熱(re)處(chu)理爐中預熱(re)至280℃，預熱(re)的加熱(re)速(su)率10℃/分(fen)；

(3)將高鋁青銅粉(fen)(fen)末(mo)、氧化釔粉(fen)(fen)末(mo)按(an)質量百(bai)分比(bi)99.8：0.2稱量，在(zai)攪拌球(qiu)(qiu)磨機中進(jin)行機械合(he)金化，轉子轉速為(wei)(wei)290轉/分，磨球(qiu)(qiu)為(wei)(wei)3mmzro2球(qiu)(qiu)，球(qiu)(qiu)磨時間25小時，球(qiu)(qiu)磨介(jie)質為(wei)(wei)無水(shui)乙醇，按(an)質量比(bi)，料：球(qiu)(qiu)：無水(shui)乙醇＝1：18：0.2；

(4)用高速離(li)心噴(pen)(pen)霧(wu)(wu)干燥機干燥粉末(mo)，離(li)心噴(pen)(pen)霧(wu)(wu)頭轉(zhuan)速18000轉(zhuan)/分，噴(pen)(pen)霧(wu)(wu)盤(pan)直徑(jing)100mm，入口溫度200℃；將(jiang)粉末(mo)裝(zhuang)入焊槍(qiang)，用等離(li)子噴(pen)(pen)焊機在預(yu)熱(re)45#鋼基(ji)體上制備高鋁青銅復合涂層，其中(zhong)噴(pen)(pen)焊機轉(zhuan)移弧(hu)電流為175a，工(gong)作(zuo)電壓26v，送粉量21g/min，焊槍(qiang)至(zhi)工(gong)件距離(li)11mm。

表(biao)1為不同實(shi)施例制(zhi)備氧(yang)化釔光(guang)激發協同細(xi)晶強化高鋁青(qing)銅指示涂層的性能參數。

表1

從上表可以得出，本發明制備的氧化釔光激發協同(tong)細晶(jing)強化高(gao)鋁(lv)青銅指示涂(tu)層，平均晶(jing)粒尺寸65μm左右，發光強度大于2500a.u.。

實施例5

(1)用超(chao)聲波清洗45#鋼(gang)(gang)基體表面，采用半自(zi)動噴(pen)酸機對洗凈后的45#鋼(gang)(gang)基體噴(pen)焊面進行粗糙化處理，噴(pen)口直徑0.5mm，噴(pen)酸量20ml/min，酸液組分：硝酸27ml、氫氟酸62ml、蒸餾水(shui)270ml；

(2)將處理后的基體裝(zhuang)入熱(re)處理爐中預熱(re)至(zhi)300℃，預熱(re)的加(jia)熱(re)速率(lv)10℃/分；

(3)將高鋁青銅(tong)粉(fen)末(mo)、氧化釔粉(fen)末(mo)按質(zhi)量百(bai)分比(bi)99.5：0.5稱量，在(zai)攪拌(ban)球(qiu)磨(mo)機中進行機械合金化，轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)速(su)為(wei)290轉(zhuan)(zhuan)/分，磨(mo)球(qiu)為(wei)3mmzro2球(qiu)，球(qiu)磨(mo)時間25小時，球(qiu)磨(mo)介質(zhi)為(wei)無(wu)水乙醇，按質(zhi)量比(bi)，料：球(qiu)：無(wu)水乙醇＝1：18：0.2；

(4)用高速離心(xin)噴(pen)(pen)霧干燥機干燥粉末，離心(xin)噴(pen)(pen)霧頭(tou)轉(zhuan)(zhuan)速18000轉(zhuan)(zhuan)/分(fen)，噴(pen)(pen)霧盤直徑(jing)100mm，入(ru)(ru)口溫(wen)度200℃；將粉末裝入(ru)(ru)焊槍(qiang)，用等離子(zi)噴(pen)(pen)焊機在預熱45#鋼基體上制備高鋁青(qing)銅復合涂(tu)層，其中噴(pen)(pen)焊機轉(zhuan)(zhuan)移弧電流為165a，工作電壓25.4v，送粉量17g/min，焊槍(qiang)至工件距離8mm。