專利名稱：一種鎳基耐磨耐蝕合金熱浸鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬制品表面涂層保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。特別提供了一種耐磨耐蝕的鎳基自熔合金的熱浸鍍方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，各個(gè)工業(yè)部門越來越多的要求機(jī)械設(shè)備及部件能在苛刻的工況條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)材料表面的耐腐蝕、耐磨損等性能提出越來越高的要求，因此，就需要提供能滿足上述要求的表面處理技術(shù)。
如在石油行業(yè)中的抽油管、抽油桿、接箍和油管在采油過程中同時(shí)受著機(jī)械磨損和化學(xué)腐蝕，工作條件極為惡劣，因而在桿表面形成一層高耐磨耐蝕的合金涂層后，就可以大大提高其使用壽命并提高作業(yè)的安全性。
近年來，鎳基、鈷基、鐵基等自熔合金涂層被廣泛應(yīng)用于材料表面保護(hù)及工件修復(fù)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鎳基合金在常溫和較高溫度下具有優(yōu)良的耐磨、耐熱和抗氧化性，應(yīng)此得到了廣泛的應(yīng)用。制作這種鎳基涂層的可行的方法很多，如熱噴涂，真空熔燒，激光熔覆等。
目前一些鐵基制品，如油田用管桿，多用熱噴涂工藝來制作防磨防腐涂層。熱噴涂工藝?yán)醚跻胰?丙烷)火焰、電弧或等離子弧等熱源將各種金屬、合金及陶瓷、塑料等熔化并高速噴射到工件表面，從而與基體形成一層牢固的涂層。用熱噴涂方法將合金粉末噴涂在管件表面，再經(jīng)過感應(yīng)重熔后可制備出合金涂層，但由于受到工藝限制，難以在細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)壁及復(fù)雜形狀表面及較大面積進(jìn)行熱噴涂，且熱噴涂方法工藝較復(fù)雜，效率低，成本較高。
傳統(tǒng)材料熱浸鍍工藝在鋼鐵行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，如鋼鐵上熱浸鍍鋁、鋅、鋁鋅合金。這種制作涂層的方法比熱噴涂，真空熔燒，激光熔覆等工藝都顯得簡(jiǎn)單，工藝上容易實(shí)施，成本低，鍍層的質(zhì)量也能得到保證，但傳統(tǒng)材料熱浸鍍?cè)谳^高耐磨耐蝕場(chǎng)合下還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，特別是在耐磨方面。
鎳基耐磨耐蝕合金熱浸鍍技術(shù)具有傳統(tǒng)材料熱浸鍍工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)此技術(shù)制備的表面具有熱噴涂、真空熔燒、激光熔覆等表面處理技術(shù)所制備的表面層耐蝕耐磨的優(yōu)異性能，可以廣泛用于石油化工、機(jī)械制造、冶金、國(guó)防等各領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨耐蝕的鎳基自熔合金的熱浸鍍方法，實(shí)現(xiàn)了效率高、低成本，并使鍍層跟基材形成更牢固的無裂紋、氣孔的冶金結(jié)合。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的這種鐵基制品的鎳基耐磨耐蝕合金熱浸鍍工藝，包括1、清潔鍍件表面，清除表面的油污和氧化層以及雜質(zhì)。
2、在爐中真空或惰性氣體保護(hù)下熔煉Ni-Cr-Si-B系合金，加熱到980～1150℃，使其熔化成鍍液。
3、將表面清理過的金屬制品鍍件熱浸鍍前進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在500～900℃。
4、將預(yù)熱后的鍍件浸入鎳基合金的熔液中進(jìn)行熱浸鍍，鍍件在熔化的鍍液中的浸鍍時(shí)間在0.5～60秒。
5、移至爐外，真空或惰性氣體保護(hù)下常溫自然冷卻。
本發(fā)明所述的低熔點(diǎn)的鎳基合金，成分是Cr5～20％，B1～6％，Si1～6％，C0～1.1％，F(xiàn)e0～10％，Ni余量。這種耐磨合金熔點(diǎn)在960℃～1100℃，硬度高(HRC20～63)、耐磨耐蝕好，抗高溫氧化，耐金屬間磨損性能好。
本發(fā)明中對(duì)鍍件和鍍液進(jìn)行真空或惰性氣體保護(hù)，防止鍍件表面產(chǎn)生氧化層從而阻礙鍍層合金與鋼基間的冶金化學(xué)結(jié)合。鍍件浸鍍前預(yù)熱，預(yù)熱后的鍍件浸入熔池中后鎳基合金鍍液能很好的與鍍件表面通過吸熱放熱等反應(yīng)后能很好的鍍腹上，并且結(jié)合牢固。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供的熱浸鍍方法的鎳基合金涂層厚度均勻，涂層的結(jié)合強(qiáng)度高(＞400MPa)，并且通過控制預(yù)熱溫度500～900℃和浸鍍時(shí)間0.5～60秒可以控制涂層的厚度在0.05～1mm間。涂層合金不需要制成粉，不需要其它噴焊設(shè)備來完成涂層的制作，而是直接在爐中熔煉這種涂層合金并將管件浸入熔液后一定時(shí)間提出即可。實(shí)現(xiàn)了工藝簡(jiǎn)化，成本低，易實(shí)用化。
具體實(shí)施例方式
鎳基耐磨耐蝕合金熱浸鍍工藝的步驟如下實(shí)施例11、清潔鍍件表面，清除表面的油污和氧化層以及雜質(zhì)。先用砂紙打磨，然后清洗。
2、在爐中熔煉一種Ni-Cr-Si-B系合金，所含各成分的重量百分比為Cr16％，B4％，Si4％，Ni76％。加熱到1080℃，使得熔液充分熔化開，具有一定的流動(dòng)性。
3、將處理過的清潔表面的鍍件在爐前預(yù)熱，涂層的厚度0.3mm，預(yù)熱溫度550℃，然后將預(yù)熱后的鍍件快速浸入熔池中，浸鍍時(shí)間3秒。這個(gè)過程在氫氣保護(hù)下進(jìn)行，以防止金屬的氧化。
4、將熱浸鍍后的制品移至常溫區(qū)使其自然冷卻。這樣便在鋼制品表面形成了一層性能優(yōu)異的耐磨耐蝕涂層。
實(shí)施例21、鍍件為30×5000mm的鋼管，清潔鍍件表面，清除表面的油污和氧化層以及雜質(zhì)。先進(jìn)行噴砂處理，然后清洗。
2、在爐中熔煉一種Ni-Cr-Si-B系合金，所含各成分的重量百分比為Cr15％，B3％，Si4％，Ni74％，F(xiàn)e3％，C1％。加熱到1100℃，使得熔液充分熔化開，具有一定的流動(dòng)性。
3、將處理過的清潔表面的鋼管在爐前預(yù)熱，涂層的厚度0.15mm，預(yù)熱溫度880℃，然后將預(yù)熱后的鋼管快速浸入熔池中使其內(nèi)外表面同時(shí)浸鍍，浸鍍時(shí)間3秒。這個(gè)過程在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行以防止金屬的氧化。
4、將熱浸鍍后的鋼管移至常溫區(qū)使其自然冷卻。這樣便在鋼管內(nèi)外表面同時(shí)形成了一層性能優(yōu)異的耐磨耐蝕涂層。
權(quán)利要求
1.一種鐵基制品熱浸鍍鎳基耐磨耐蝕合金涂層工藝，其特征在于工藝包括a、清潔鍍件表面，清除表面的油污和氧化層以及雜質(zhì)；b、在爐中真空或惰性氣體保護(hù)下熔煉Ni-Cr-Si-B系合金，加熱到980～1150℃，使其熔化成鍍液；c、將表面清理過的金屬制品鍍件熱浸鍍前進(jìn)行預(yù)熱；d、將預(yù)熱后的鍍件浸入鎳基合金的鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，浸鍍時(shí)間為0.5～60秒；e、移至爐外，真空或惰性氣體保護(hù)下常溫自然冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述Ni-Cr-Si-B系合金的成分重量百分比為Cr5～20％，B1～6％，Si1～6％，C0～1.1％，F(xiàn)e≤10％，Ni余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的預(yù)熱溫度為500～900℃。
全文摘要
提供了一種耐磨耐蝕的鎳基自熔合金的熱浸鍍方法，屬于金屬制品表面涂層保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。工藝包括清潔鍍件表面，清除表面的油污和氧化層以及雜質(zhì)；在爐中真空或惰性氣體保護(hù)下熔煉Ni－Cr－Si－B系合金，加熱到超過其熔點(diǎn)，使其熔化成鍍液；將表面清理過的金屬制品鍍件熱浸鍍前進(jìn)行預(yù)熱；將預(yù)熱后的鍍件浸入鎳基合金的鍍液中進(jìn)行熱浸鍍；冷卻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于涂層和基體表面形成牢固的化學(xué)冶金結(jié)合，其厚度根據(jù)需要控制在0.05～1mm，涂層具優(yōu)異的耐磨耐蝕性能，并且工藝簡(jiǎn)化，成本低，易實(shí)用化。
文檔編號(hào)C23C2/04GK1670236SQ200510011589
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者郭志猛, 劉琦, 李艷, 張瑞珠, 李彬 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)