电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法

摘要

本发明涉及一种电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法，依据铝热反应方程式Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe+828.894(kJ)配制铝热焊剂，将电磁搅拌装置固定在液态模锻液压机工作台上，在电磁搅拌器坩埚内先放入钢板，将铝热焊剂放入电磁搅拌装置坩埚中的钢板表面，用高温火柴或氧乙炔火焰点燃铝热焊剂，使其发生铝热反应，生成铁水和三氧化二铝颗粒混合物；在铁水和三氧化二铝颗粒混合物凝固过程中进行电磁搅拌，当其处于熔融状态时，进行液态模锻，并保压2分钟，使其在压力下结晶并与钢板焊合，从而获得高密度复合材料板。本发明通过电磁搅拌使三氧化二铝陶瓷颗粒均匀分布在铁水中，加压显著提高了材料的致密度及与基体钢板的界面结合强度。

权利要求

1.一种电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：

依据铝热反应方程式Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe+828.894(kJ)配制铝热焊剂，将电磁搅拌装置固定在液态模锻液压机工作台上，在电磁搅拌装置坩埚内先放入钢板，将铝热焊剂放入电磁搅拌装置坩埚中的钢板表面，用高温火柴或氧乙炔火焰点燃铝热焊剂，使其发生铝热反应，生成铁水和三氧化二铝颗粒混合物；在铁水和三氧化二铝颗粒混合物凝固过程中进行电磁搅拌，当其处于熔融状态时，进行液态模锻，并保压2分钟，使其在压力下结晶并与钢板焊合，从而获得高密度复合材料板。

2.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法，其特征在于所述铝热焊剂，以Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe+828.894(kJ)铝热反应方程为基本配方，根据复合材料板对耐磨性、高温强度、硬度、韧性、耐蚀性、耐冲击和热震性单一或综合性能要求不同，添加合金元素，调整铝热焊剂配方。

说明书

电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法

(一)技术领域

[0001] 本发明涉及一种在钢板表面制备陶瓷涂层的方法。具体涉及利用电磁搅拌辅助铝热反应热压技术，在钢板表面制备黑色金属基复合材料涂层方法。属于材料加工工程技术领域。(二)背景技术

[0002] 在钢板表面制备复合材料涂层具有耐磨、耐腐蚀等优点，在工业中有广阔的应用前景。铝热反应是一种自蔓延反应。点燃铝热焊剂可获得反应产物铁和三氧化二铝陶瓷的混合物。如将其直接浇铸在钢板表面上，则比重小的陶瓷颗粒将上浮、比重大的金属下沉，不能得到所需的复合材料涂层。(三)发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能使三氧化二铝陶瓷颗粒均匀分布在铁水中的电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种电磁搅拌辅助铝热反应热压在钢板表面制备陶瓷涂层方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：

[0005] 依据铝热反应方程式Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe+828.894(kJ)配制铝热焊剂，将电磁搅拌装置固定在液态模锻液压机工作台上，在电磁搅拌器的坩埚(也起液态模锻模具作用)内先放入钢板，将铝热焊剂放入电磁搅拌装置坩埚中的钢板表面。用高温火柴或氧乙炔火焰点燃铝热焊剂，使其发生铝热反应，生成铁水和三氧化二铝颗粒混合物。在铁水和三氧化二铝颗粒混合物凝固过程中进行电磁搅拌，当其处于熔融状态时，进行液态模锻。并保压2分钟。使其在压力下结晶并与钢板焊合，从而获得高密度复合材料板。

[0006] 所述铝热焊剂，以Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe+828.894(kJ)铝热反应方程为基本配方，根据复合材料对耐磨性、高温强度、硬度、韧性、耐蚀性、耐冲击、热震性等单一或综合性能要求不同，添加合金元素，调整涂层材料配方。

[0007] 电磁搅拌是借助电磁力强化未凝固金属熔液的运动，从而改变凝固过程的流动，传热和传质，达到分散陶瓷颗粒，细化金属晶粒，改善铸坯质量的目的。它是利用旋转电磁场在金属液中产生感应电流，金属液在洛伦磁力的作用下产生运动，从而达到对金属液搅拌的目的。

[0008] 电磁搅拌的特点：

[0009] a)非接触性。借助电磁感应实现能量的无接触转换，因而不与金属溶液接触就能将电磁能直接转换成金属溶液的动能。

[0010] b)可控制性。由于感应线圈激发的磁场可以通过调节感应电流来进行人为的控制，进而实现电磁力的人为控制，因此可以人为地控制金属溶液的流动形态。

[0011] c)无污染性。非接触式的传递热能和机械能给材料，因此是一种无污染的加工方法。