專利名稱：活性金屬的電弧噴涂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用于金屬涂層的熱噴涂方法，尤其是關(guān)于用惰性氣體的活性金屬的電弧噴涂方法。
用金屬和金屬合金對(duì)各種基體的熱噴涂，在防止基體腐蝕或損壞，或是基體表面導(dǎo)入某些特定性質(zhì)方面是廣泛使用的方法。對(duì)于在各種各樣的物品表面涂敷保護(hù)層，以電弧噴涂方法的熱噴涂是有效且經(jīng)濟(jì)的方法。電弧噴涂裝置在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，而典型的裝置，在美國專利第3，546，415號(hào)中已作了說明。
在鋁，鋅，鋁鋅合金和鋁鎂合金的防腐蝕涂層的涂敷可采用電弧噴涂方法。由H.D.Steffans所著題為“采用噴涂方法的陰極防腐蝕電化學(xué)研究”載于第七屆國際金屬噴涂年會(huì)，(1974)中的第123頁，說明電弧噴涂及鋅、鋁和鋅鋁假合金涂層的腐蝕測試。一篇由S.Wiktorek和R.Ashbolt發(fā)表在“大洋洲腐蝕”Vol 7，No.4(1982)第9頁題為“以噴涂的金屬層來防止腐蝕”評(píng)述文章，總結(jié)本技術(shù)領(lǐng)域的近況，并說明電弧噴涂中典型的方法條件，包括利用空氣作為霧化氣體及作為電弧金屬噴涂器中的攜帶氣體。B.A.Shaw和P.J.Moran在“材料性能”1985年11月份第22頁發(fā)表的題為“鋅鋁合金熱噴涂的腐蝕行為特性”，討論不同直徑的鋁和鋅絲的電弧噴涂，形成含鋅約85%(重)-鋁15%(重)的假合金涂層，并評(píng)述涂層的物理性質(zhì)和腐蝕特性。由P.O.Gartland所著的題為“涂有鋁層的鋼在海水中的陰極保護(hù)”在“材料性能”1987年6月份第29頁中評(píng)述以鋁和5%(重)鎂，電弧噴涂鋼，其噴涂層在海水中的特性。
有關(guān)鋁，鋅，和鋁鋅合金的電弧噴涂的設(shè)備和操作條件已在TAFA公司一系列的技術(shù)資料報(bào)告書中作了詳述，TAFA為提供熱噴法裝置的主要供應(yīng)商。在技術(shù)資料報(bào)告書編號(hào)1.9.1.2-01T(1986年)中，有述及鋁絲的電弧噴涂。在技術(shù)資料報(bào)告書1.9.1.2.-02Z(1986)中述及鋅絲的電弧噴涂，并建議在壓力為45至70psig間以空氣為霧化氣體。技術(shù)資料報(bào)告書1.9.1.2.-02A(1986)，有鋅-鋁絲的電弧噴涂的詳細(xì)資料，并建議在壓力為45至70psig間以空氣為霧化氣體。
電弧噴涂，大多數(shù)用空氣作為霧化氣體。惰性氣體曾被述及可用于某些噴涂中。由H.Kayser在“薄固體膜“Vol.39，1976，P.243中說明電弧噴涂設(shè)施，包括一個(gè)用氬氣充分吹洗過的7米×13米×3米的噴涂室和室中用于鈦，鉭，鈮，鎢及鉬的噴涂的以氬氣驅(qū)動(dòng)的金屬噴涂器。美國專利第4，232，056號(hào)公開了用鋁對(duì)鈦和不銹鋼進(jìn)行電弧噴涂，形成一種用于傳遞汽化熱的多孔表面。氮?dú)?，氬氣及其混合氣，可用在電弧金屬噴涂器中作為霧化氣體。以氮?dú)鉃殪F化氣體和電流為85安培之電弧金屬噴涂器用在噴涂不銹鋼上雙鋁涂層的第一涂層。美國專利第4，526，839和4，596，189號(hào)說明利用電弧噴涂，可將鋁，鋅，錫，鎳或其合金噴涂在各種在基體上以形成金屬印刷板。在壓力為40至120psig間，空氣，氮?dú)夂桶本杀挥脕碜鳛殪F化氣體。參考文獻(xiàn)說明最好是以空氣在80psig壓力下驅(qū)動(dòng)電弧金屬噴涂器。
當(dāng)活性金屬在噴涂過程中顯著地被氧化或氣化，以及當(dāng)生成的涂層化學(xué)成份和特性已改變時(shí)，以空氣為霧化氣體的活性金屬電弧噴涂是低效率，不經(jīng)濟(jì)和不可接受的。當(dāng)以惰性氣體取代空氣作為電弧金屬噴涂器的霧化氣體時(shí)，若不采用適當(dāng)?shù)碾娀〗饘賴娡科鞯牟僮鳁l件時(shí)，外界的空氣可能和噴涂金屬的氣流相接觸造成過多金屬氧化。用惰性氣體的電弧噴涂上述活性金屬的最佳操作條件在本技術(shù)領(lǐng)域尚未知，將在下面描述的本發(fā)明中公開。
本發(fā)明是關(guān)于采用電弧噴涂將金屬涂層涂敷在基體上的方法，所說電弧是在電弧金屬噴涂器中的兩金屬絲之間產(chǎn)生的，在兩金屬絲中至少一條金屬絲含有一種或多種活性金屬，借此使金屬絲融化，且定向壓縮惰性氣體吹過電弧，使熔融金屬成滴狀，并將這些金屬熔滴吹到基體上固化形成金屬涂層。惰性氣體進(jìn)給速率和金屬絲進(jìn)給速率被控制為進(jìn)入電弧的金屬進(jìn)給速率和惰性氣體的進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10。活性金屬選自鎂，鋅，鋰，鉍，鎘，鈣，鈉，及其混合物;惰性氣體選自氬氣，氮?dú)猓趸?，六氟化硫及其混合氣體。利用惰性氣體隔開金屬熔滴和空氣，以減少活性金屬的氧化和氣化，且利用惰性氣體取代空氣使在固定的電弧金屬噴涂器的電源下，通過電弧金屬噴涂器的金屬絲有較高的質(zhì)量進(jìn)給速率。
附圖
是一種典型電弧金屬噴涂器的示意圖，它可用于本發(fā)明的方法中。
圖中表示的代表用于金屬涂敷方面的一種電弧金屬噴涂器。金屬絲1通常直徑在1/32英寸和1/16英寸之間，它來自卷筒3，通過摩擦驅(qū)動(dòng)金屬絲送絲機(jī)構(gòu)5和7進(jìn)入金屬噴涂器端部9，并經(jīng)過隔絕金屬絲導(dǎo)管11。金屬絲13和金屬絲1可以是相同或不同成份，它來自卷筒15，通過摩擦驅(qū)動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)17和19進(jìn)料，并經(jīng)過隔絕絲導(dǎo)管21。電弧27是通過金屬絲1和13端點(diǎn)觸發(fā)的，所說金屬絲各帶有電，形成正負(fù)電極。供給金屬噴涂器的金屬絲是由送絲系統(tǒng)供給，例如以已知現(xiàn)有的焊條送絲系統(tǒng)供給，電弧之電源是以已知焊接電源供應(yīng)系統(tǒng)提供。壓縮惰性氣體23由霧化氣體進(jìn)料管25供給，經(jīng)由噴咀26膨脹，通過電弧27金屬絲1和13融化成熔融金屬。自噴咀26噴出的膨脹氣體的噴氣流將熔融金屬霧化，形成小熔滴29沉積在基體33上形成涂層31。此電弧噴涂方法為大家所知的，而用于本方法的金屬噴涂器是如同在美國專利第3，546，415號(hào)中描述的標(biāo)準(zhǔn)的電弧金屬噴涂器。
壓縮氣流23是大多數(shù)電弧噴涂方法所使用的壓縮空氣。當(dāng)金屬絲1和(或)13含活性金屬(在此指在電弧噴涂條件下，有高蒸汽壓的易氧化金屬)如鎂，鋅，鋰，鉍，鎘，鈣和鈉;若以空氣為霧化氣體時(shí)當(dāng)金屬熔滴29掉落基體33上未固化形成涂層31時(shí)，可能被氧化和汽化。由于形成氧化物或金屬蒸汽而造成活性金屬損失。所說氧化物為粉末或煙霧;所說金屬蒸汽將會(huì)凝結(jié)而離開基體。在一些噴涂中，如活性金屬用作涂層31以保護(hù)基體33免受腐蝕時(shí)，需減少氧化程度使涂層31中的活性金屬的量和密度為最大。以惰性氣體替代空氣供給進(jìn)料管25以霧化熔融金屬時(shí)，電弧金屬噴涂器在一般空氣下操作時(shí)，不一定會(huì)消除氧化和汽化的問題。依金屬噴涂器的操作參數(shù)而定，當(dāng)金屬熔滴被推向基體33時(shí)，將有一定量的空氣進(jìn)入惰性氣體膨脹氣流中，因而發(fā)生某種程度的活性金屬的氧化和汽化。因此選擇電弧金屬噴涂器的適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)，以減少氧化和汽化是必要的。但根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，要在前述的電弧噴涂的領(lǐng)域中找到此適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)似乎是不可能的。
當(dāng)以惰性氣體作為霧化氣體，活性金屬在電弧噴涂中由于氧化和汽化所造成損失的機(jī)理還不清楚;但金屬熔滴自電弧金屬噴涂器飛到基體時(shí)的尺寸，溫度和速度，被認(rèn)為是影響這種損失的主要因素。在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)在空氣中進(jìn)行電弧噴涂時(shí)，供給電弧金屬噴涂器的霧化氣體進(jìn)料管25以惰性氣體，可減少活性金屬的損失。所說惰性氣體選自氬氣，氮?dú)?，二氧化碳，六氟化硫或其混合物。惰性氣體的進(jìn)料速率和電弧金屬噴涂器的金屬絲的進(jìn)給速率必須加以控制，使供到電弧金屬噴涂器的金屬絲的進(jìn)給速率和惰性氣體進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10。這可以商業(yè)上可以買得到的電弧金屬噴涂器以低于40psig壓力，最好以15至40psig壓力下供給霧化氣體來實(shí)現(xiàn)。此壓力范圍較先有技術(shù)話性金屬，例如鋅的電弧噴涂，以空氣作為霧化氣體所用的壓的45至70psig為低。此壓力范圍也較先有技術(shù)公開的鋁，鋅，鎳及其合金以氮?dú)鉃殪F化氣體的電弧噴涂所用的壓力范圍40至120psig為低。先有技術(shù)的金屬對(duì)氣體的比率小于0.10;例如在前引述的TAFA技術(shù)報(bào)告書1.9.1.2-01T提出的比值為0.077，而由前面引述的美國專利第4，232，056號(hào)的數(shù)據(jù)中可計(jì)算出比值為0.024。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)放于電弧金屬噴涂器的電壓小于30伏特，較佳為20至28伏，有最大的操作效率。特別應(yīng)選擇此范圍內(nèi)最小的電壓，該電壓剛好足以避免金屬噴涂器在操作時(shí)電弧不穩(wěn)定和飛濺現(xiàn)象。為了最有效的操作，通常以大約大于300安培的電流供給金屬噴涂器，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬噴涂器端部到基體的距離，通稱為投射距離，在2英寸至6英寸之間時(shí)，對(duì)活性金屬損失沒有顯著的影響，而較佳的投射距離為3英寸到6英寸。
本發(fā)明也可用于活性較低的金屬如鋁，鐵，銅，鎳及其合金的噴涂。這些金屬的活性較上述的活性金屬較小，并有較低的蒸汽壓。當(dāng)電弧噴涂以空氣為霧化氣體或以惰性氣體為霧化氣體，但在不良操作條件時(shí)，仍會(huì)有某種程度的氧化。因此本發(fā)明的金屬噴涂器可用以下三種模式之一操作(1)以兩種金屬絲它們各含有上述的活性金屬;(2)以兩種金屬絲，它們各含有上述活性較小的金屬;(3)以一種含活性金屬的金屬絲，和一種僅含活性較低的金屬的金屬絲。
本發(fā)明也提供一種涂有金屬涂層的基體，它包括基體和利用上述方法在基體上至少一個(gè)表面上噴涂的金屬涂層;涂層可含有活性金屬，活性較小的金屬，或上述活性金屬和活性較小的金屬的組合物。
本發(fā)明可利用市面上可以買得到的電弧金屬噴涂器，在一般的大氣環(huán)境下使用。此類金屬噴涂器的典型例子包括由TAFA，Inc.of Concord，NH所制造的Model 8830，及由Metco，Inc.of Westbury，NY所提供的Type4RG。市面上可以買得到的金屬絲如由TAFA公司及其他供應(yīng)商供應(yīng)的，在本發(fā)明的操作條件下，均可用在這些金屬噴涂器中。范圍很廣的基體可用本發(fā)明的電弧噴涂方法進(jìn)行噴涂。所說基體包括鋼，鍍鋅鋼，滲鋁鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金，陶磁材料，聚合材料和紙。
本發(fā)明的方法，在基體例如鋼涂以金屬層以防止在水環(huán)境中受腐蝕方面，特別有用。金屬如鎂、鋅及其合金，廣泛用于水加熱器和其他照相制版設(shè)備，海洋結(jié)構(gòu)物和船的陰極保護(hù)。利用本發(fā)明的方法是經(jīng)濟(jì)有效的，將這些陰極保護(hù)金屬噴涂于這些設(shè)備的表面上，而且，相對(duì)于進(jìn)給到電弧金屬噴涂器的金屬量之熔敷的陰極保護(hù)金屬的量較傳統(tǒng)的空氣驅(qū)動(dòng)電弧噴涂方法多。
實(shí)施例1進(jìn)行一系列以空氣和幾種惰性氣體之電弧噴涂性能的探討實(shí)驗(yàn)。一種尺寸為3英寸×4英寸的低碳鋼板經(jīng)噴砂后，垂直的安裝在TAFA Model 8830的電弧金屬噴涂器之前，并裝上合金5356鋁合金絲，該合金絲含有公稱4.9 wt%的鎂。一個(gè)3/8英寸孔徑的噴咀頭，和一個(gè)短的噴咀橫向變位器用在金屬噴涂器中。在每次進(jìn)行噴涂時(shí)，金屬絲的進(jìn)給速率為每分鐘420英寸，而金屬噴涂器用的水平橫向速率為每分鐘120英寸。每次施加在金屬噴涂器的電壓通常為27.5至30伏特之間，此電壓恰好足于避免電弧不穩(wěn)定和飛濺現(xiàn)象。電流并未加以設(shè)定，但由金屬絲種類，金屬絲進(jìn)給速率，電壓，氣體種類和氣體進(jìn)給速率決定。投射距離為6英寸。金屬噴涂器水平移動(dòng)，以交替方向通過每片板5次。在每次噴涂結(jié)束，稱涂層后的鋼板并分析鎂含量。分析是利用一種真空蒸發(fā)器將試片涂上一層碳薄膜，然后用能量彌散X射線光譜學(xué)(EDS)技術(shù)于和一個(gè)量子檢測器相連的配有一個(gè)Kevex-Super 8000的JEOL JSM-840A EDS系統(tǒng)之掃瞄顯微鏡來進(jìn)行元素分析。表1是這些試驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)。
表1鋁-鎂電弧噴涂試驗(yàn)結(jié)果(實(shí)施例1)霧化氣體 電壓 電流 Mg%(重)種類 壓力psig (伏特) (安培) (在涂層中)空氣 63 27.5 300 1.01氮?dú)? 20 27.5 235 2.58氮?dú)? 25 28.0 240 1.18氮?dú)? 30 28.5 240 0.91氮?dú)? 39 28.5 250 1.33氮?dú)? 49 28.5 250 0.99氮?dú)? 67 28.0 250 1.0375%氮?dú)? 62 30.0 300 1.3825%二氧化碳二氧化碳 25 27.5 230 2.84二氧化碳 30 27.5 235 3.22二氧化碳 40 28.5 245 2.20二氧化碳 67 28.5 250 1.24由這些結(jié)果顯示，在典型的電弧噴涂條件下，以空氣為霧化氣體時(shí)，涂層中鎂只含1.01%(重)，與金屬絲的公稱鎂含量4.9%相比，鎂量有明顯的損失。這些結(jié)果同時(shí)顯示，以氮?dú)?，氮?dú)?二氧化碳混合氣體，或二氧化碳直接取代空氣，在類似的電弧金屬噴涂器操作條件下，供氣壓力在62至67psig間，電流在240至300安培間，對(duì)涂層中鎂的重量百分比沒有顯著的影響。因?yàn)樵谶@些探測實(shí)驗(yàn)的分析過程，各結(jié)果之間的差數(shù)小于大約0.5%，因而是不顯著的。這些結(jié)果還顯示，當(dāng)以氮?dú)鉃殪F化氣體時(shí)，在這電弧金屬噴涂器的電流下，氣體壓力低于25psig，滯留于噴涂的涂層中的鎂量得以增加。當(dāng)以二氧化碳為霧化氣體時(shí)，在氣體壓力低于40 psig時(shí)，鎂含量有顯著的增加。而且這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出意想不到的，在類似的操作條件下，惰性氣體的種類會(huì)影響滯留于涂層中的鎂量。惰性氣體可減少活性鎂在噴涂中損失的準(zhǔn)確機(jī)理還不清楚，似乎是由于改變金屬熔滴脫離自金屬絲端的溫度而造成氧化及汽化，因而使用的氣體能影響金屬量的損失。比熱較高或其他傳熱性的氣體，能得到溫度較低的金屬熔滴，它將減少汽化作用。
實(shí)施例2第二系列實(shí)驗(yàn)是用來探討其他惰性氣體及在較低氣體壓力和較高電弧電流下霧化氣體壓力及投射距離對(duì)鎂滯留量的影響。本實(shí)驗(yàn)采用和實(shí)施例1相同的方法和設(shè)備進(jìn)行。金屬絲以誘導(dǎo)結(jié)合血漿(ICP)分光學(xué)方法分析，含4.39%(重量)的鎂。每次涂層后的涂層試片，也以此方法分析，此種分析方法較實(shí)施例1中的分析方法準(zhǔn)確且重現(xiàn)性較佳。實(shí)施例2的實(shí)施條件和其結(jié)果列于表2中。
表2鋁-鎂電弧噴涂試驗(yàn)結(jié)果(實(shí)施例2)霧化氣體 電壓 電流 投射距離 Mg%(重)種類 壓力psig (伏特) (安培) (英寸) (在涂層中)氮?dú)? 25 28 350 6.0 2.51氮?dú)? 25 28 350 6.0 2.33氮?dú)? 25 23 300 6.0 3.05氮?dú)? 25 23 300 3.5 2.98氮?dú)? 25 23 300 2.0 3.05氮?dú)? 15 23 300 4.5 3.99氬氣 15 27 300 4.5 4.29氮?dú)?20%二氧化碳 15 22 300 4.5 3.63氮?dú)?50%二氧化碳 19 25 300 4.5 2.91二氧化碳-10%六氟化硫 19 25 300 4.5 3.46由這系列實(shí)驗(yàn)說明，以惰性氣體作為電弧噴涂之霧化氣體，在仍可保持電弧穩(wěn)定操作時(shí)，最好以盡可能低的電壓操作，而在仍可得到充分霧化時(shí)，最好用盡可能低的霧化氣體壓力(及此氣體流速)。當(dāng)這些實(shí)驗(yàn)使用惰性氣體時(shí)，最小電壓在22至28伏特之間，較好的霧化氣體壓力在15到40 psig間。在氬氣的試驗(yàn)中，金屬和氣體的質(zhì)量比為0.41，比優(yōu)選的最小值0.10高出很多。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，投射距離在2到6英寸間對(duì)工藝性能沒影響。在這一系列實(shí)驗(yàn)中涂層中鎂的含量，明顯地比實(shí)施例1見到的高。
實(shí)施例3第三系列的實(shí)驗(yàn)是針對(duì)，在相同的金屬噴涂器參數(shù)和供氣壓力下，以空氣，氬氣和氮?dú)獾碾娀娡康娜鄯笏俣群腿鄯笮侍接?。一種尺寸為8英寸×12英寸的碳鋼板經(jīng)噴砂后，將它固定在TAFA Model 8830噴涂器投射距離4.5英寸處，此電弧金屬噴涂器有一個(gè)孔徑3/8英寸的噴咀端和一個(gè)長的橫向變位器，并供給與實(shí)施例2采用的鎂含量為4.39%(重)的Type5356鋁合金絲，以300安培，25伏特，橫向移動(dòng)速度為300英寸/分和供氣的壓力為50 psig的操作條件，在60秒鐘內(nèi)，以交替的水平方向使每片鋼板連續(xù)通過38次。金屬絲以能控制電流在300安培的速率自動(dòng)進(jìn)給。氮?dú)?，氬氣和空氣的相?yīng)的氣體流速分別為45，26和44 SCFM。噴涂的金屬量以每次試驗(yàn)前后稱量進(jìn)給線卷筒來測量。每次試驗(yàn)，受試鋼板都稱量以測量涂層的重量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3中，其中熔敷效率的定義為涂層重量除以每次消耗的金屬絲重量。
表3鋁-鎂電弧噴涂試驗(yàn)結(jié)果(實(shí)施例3)霧化氣體 金屬絲 熔敷速率 熔敷效率 金屬與 涂敷溫度種類 進(jìn)給率 進(jìn)給率 氣體磅/小時(shí) 磅/小時(shí) 磅/小時(shí) % 之比 °F氮?dú)? 196 21.2 16.7 78.9 0.108 700氬氣 161 25.3 21.1 83.4 0.157 700空氣 197 15.2 10.2 67.0 0.077 743此一系列實(shí)驗(yàn)說明在一組固定的金屬噴涂器參數(shù)下得到意想不到的結(jié)果。所說參數(shù)包括固定的供氣壓力，單位時(shí)間內(nèi)氮?dú)獗瓤諝饽車婌F較多的金屬，而氬氣又比氮?dú)饽車婌F更多的金屬。使用這兩種惰性氣體，明顯的影響了電弧的電和熱的性能，所以使得在固定電壓和供氣壓力下，能有較多的金屬絲供給電弧以維持設(shè)定電弧電流。金屬與氣體之比，即為金屬絲的質(zhì)量進(jìn)給率除以氣體的質(zhì)量進(jìn)給率，以氮?dú)夂蜌鍤庠囼?yàn)結(jié)果高于優(yōu)選的最小值0.10，而以空氣試驗(yàn)結(jié)果，比值較此最小值低。以惰性氣體作試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)達(dá)到的涂敷溫度較以空氣為試驗(yàn)的結(jié)果低，這說明由金屬噴涂器飛向基體表面時(shí)金屬熔滴溫度較低，它可減少活性金屬汽化損失。因此在電弧噴涂方法中使用惰性氣體較使用空氣可得到較高的生產(chǎn)率。而且這些結(jié)果顯示，當(dāng)以惰性氣體取代空氣時(shí)，鎂由于氧化和汽化而損失的量較少，結(jié)果熔敷效率較高。在以惰性氣體取代空氣的電弧噴涂方法中總生產(chǎn)率的提高是通過在給定的金屬噴涂器條件下能噴涂較多的金屬以及減少活性金屬的損失來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的方法，可用于活性金屬或合金的噴涂。所說金屬或合金，包括本文沒有具體說明的其他金屬，而可用本發(fā)明方法涂敷的基體其范圍廣，包括本文未具體說明的基體。本發(fā)明優(yōu)選的電弧噴涂操作參數(shù)，尤其是以上說明的惰性氣體，氣體與金屬比值大于0.10，且供氣的壓力小于40 psig的參數(shù)。這些參數(shù)與先有技術(shù)相比具有獨(dú)特性，而且在各類涂敷中能提高活性金屬的電弧噴涂的效率和生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種用電弧噴涂將金屬涂敷于基體上的方法，該方法包括(a)在電弧金屬噴涂器中的兩金屬絲之間形成一電弧，該兩金屬絲中至少有一條金屬絲含一種或多種活性金屬，借此使金屬絲融化；且(b)定向壓縮惰性氣體吹過電弧，使熔融金屬形成滴狀，并將這些金屬熔滴吹到基體上固化形成金屬涂層，其中金屬絲的進(jìn)給速率和惰性氣體的進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10；在此利用惰性氣體將金屬熔滴和空氣隔開，使活性金屬由于氧化和汽化所造成的損失減至最少；并借以惰性氣體取代空氣，使在固定的電弧金屬噴涂器的電源下，通過所說的金屬噴涂器的金屬絲有較高的質(zhì)量進(jìn)給速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中活性金屬是選自鎂，鋅，鋰，鉍，鎘，鈣，鈉及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中金屬絲中至少有一條金屬絲選自鋁，鐵，銅，鎳及其合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中惰性氣體選自氬氣，氮?dú)?，二氧化碳，六氟化硫及其混合氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的惰性氣體的壓力小于約40psig。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的惰性氣體的壓力約在15psig至40psig之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過電弧的電壓小于30伏特。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過電弧的電壓約在20和28伏特之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基體選自鋼，鍍鋅鋼，滲鋁鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金，陶磁材料，聚合材料和紙。
10.一種涂有金屬涂層的基體，它包括基體和在該基體上至少有一個(gè)表面的金屬涂層，所說金屬涂層是由以下方法形成的(a)在電弧金屬噴涂器中兩條金屬絲之間形成一電弧，該兩金屬絲中至少有一條金屬絲含一種或多種活性金屬，借此使兩金屬絲融化;且(b)定向壓縮惰性氣體吹過電弧，使融化金屬形成滴狀，并將這些金屬熔滴吹到基體上固化形成金屬涂層，其中金屬絲的進(jìn)給速率和惰性氣體的進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10;在此利用惰性氣體將金屬熔滴和空氣隔開，使活性金屬由于氧化和汽化所造成的損失減到最少;并借以惰性氣體取代空氣，使在電弧金屬噴涂器的固定的電源下，通過所說噴涂器的金屬絲有較高的質(zhì)量進(jìn)給速率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中的活性金屬是選自鎂，鋅，鋰，鉍，鎘，鈣，鈉及其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中金屬絲中至少有一條金屬絲包含一種選自鋁，鐵，銅，鎳的金屬及其合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中所說的惰性氣體的壓力小于40psig。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中惰性氣體的壓力在15psig至40psig之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中通過電弧的電壓低于30伏特。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中基體選自鋼，鍍鋅鋼，滲鋁鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金，陶磁材料，聚合材料和紙。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的涂有金屬涂層的基體，其中金屬涂層為防止基體產(chǎn)生陰極腐蝕的涂層。
18.一種用電弧噴涂將金屬涂敷于基體的方法，該方法包括(a)在電弧金屬噴涂器中的兩金屬絲之間形成一電弧，該兩金屬絲中至少有一條金屬絲含一種或多種活性較低的金屬，借此使金屬絲融化;且(b)定向壓縮惰性氣體吹過電弧，使熔融金屬形成滴狀，并將這些金屬熔滴吹到基體上固化形成金屬涂層，其金屬絲的進(jìn)給速率和惰性氣體的進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10。在此利用惰性氣體將金屬熔滴和空氣隔開，使活性較低的金屬由于氧化和汽化所造成的損失減到最少;并借以惰性氣體取代空氣，使得在電弧金屬噴涂器固定的電源下，通過所說的金屬噴涂器的金屬絲有較高的質(zhì)量進(jìn)給速率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中活性較低的金屬是選自鋁，鐵，銅，鎳及其合金。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所說的惰性氣體是選自氬氣，氮?dú)猓趸?，六氟化硫及其混合氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所說的壓縮惰性氣體的壓力在15 psig到40 psig之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中通過電弧的電壓低于約30伏特。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中基體選自鋼，鍍鋅鋼，滲鋁鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金，陶磁材料，聚合材料和紙。
24.一種涂有金屬涂層的基體，它包括基體和基體上至少有一個(gè)表面的金屬涂層，所說金屬涂層是由以下方法形成的(a)在電弧金屬噴涂器中的兩條金屬絲之間形成一電弧，該兩金屬絲中至少有一條金屬絲含有一種或多種活性較低的金屬，借此使兩金屬絲熔化;且(b)定向壓縮惰性氣體吹過電弧，使熔融金屬形成滴狀，并將這些金屬熔滴吹到基體上固化形成金屬涂層，其中金屬絲的進(jìn)給速率和惰性氣體進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10。在此利用惰性氣體將金屬熔滴和空氣隔開，使活性較低的金屬由于氧化和汽化所造成的損失減少到最小;并借以惰性氣體取代空氣，使在電弧金屬噴涂器固定電源下，通過所說的金屬噴涂器的金屬絲有較高的質(zhì)量進(jìn)給速率。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中活性較低的金屬是選自鋁，鐵，銅，鎳及其合金。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所說的惰性氣體是選自氬氣，氮?dú)?，二氧化碳，六氟化硫及其混合氣體。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所說的壓縮惰性氣體的壓力在15psig至40psig之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中通過電弧的電壓低于30伏特。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所說的基體選自鋼，鍍鋅鋼，滲鋁鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金，陶磁材料，聚合材料和紙。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種用于活性金屬涂層的改良電弧噴涂方法，該方法利用壓縮惰性氣體為霧化氣體。更詳細(xì)地講該改良方法利用氬氣，氮?dú)?，二氧化碳，六氟化硫，或其混合氣體通入電弧金屬噴涂器，使金屬絲進(jìn)給速率和氣體進(jìn)給速率的質(zhì)量比大于0.10。本方法可用包括鎂、鋅、鋰和其他活性金屬的金屬或合金噴涂各種基體。本方法也可用在各種基體上的防止陰極腐蝕的涂層的涂敷。
文檔編號(hào)C23C4/12GK1053760SQ90108409
公開日1991年8月14日 申請(qǐng)日期1990年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月30日
發(fā)明者約翰·約瑟夫·凱澤, 小愛德華·安德魯·海達(dá)克, 茲比格涅夫·茹雷克基, 羅伯特·布魯斯·斯旺 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司