一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，尤其是一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，屬于電弧噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，超音速電弧噴涂是利用兩股絲材分別帶正負(fù)電瞬時短路產(chǎn)生的電弧將絲材融化，經(jīng)拉法爾噴嘴加速后的超音速將融化的絲材霧化為粒度細(xì)小的粒子，噴向工件表面形成圖層，超音速電弧噴涂粒子速度、粒子的霧化效果、涂層與基本的結(jié)合強(qiáng)度、涂層的孔隙率等性能指標(biāo)，在電弧噴涂領(lǐng)域處于當(dāng)前國際領(lǐng)先地位，既適合車間作業(yè)，也適合現(xiàn)場使用，被發(fā)達(dá)國家列為二十一世紀(jì)表面工程關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，超音速電弧噴涂與普通電弧和火焰噴涂相比，具有更高的粒子飛行速度、更好的結(jié)合強(qiáng)度、更低的空隙率、涂層致密均勻、且噴涂工件不變形特點(diǎn)，可以獲得高質(zhì)量的涂層，具有很強(qiáng)的防腐耐磨性能，超音速電弧噴涂制備的涂層可起到防磨、防腐、修復(fù)的作用，可用于船舶、橋梁、礦井支架和設(shè)備、鍋爐管道、風(fēng)機(jī)葉輪的防磨、防腐處理、熱乳輥柱塞、造紙、烘缸、模具的修復(fù)，機(jī)械制造中零件尺寸超差的恢復(fù)、零件表面強(qiáng)化、零件特殊的制備以及模具的快速制造，可部分取代電鍍工藝，它的應(yīng)用將會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)普通電弧和火焰噴涂中存在的粒子飛行速度慢、結(jié)合強(qiáng)度低、空隙率大、涂層致密不均勻、噴涂工件容易變形等問題，提供一種粒子飛行速度更高、結(jié)合強(qiáng)度更好、空隙率更低、涂層致密更均勻、噴涂基體不變形、可以獲得高質(zhì)量的涂層、具有很強(qiáng)的防腐耐磨性能的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層。
[0005]本發(fā)明的目的是通過采用如下技術(shù)方案達(dá)到的:
一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，包括如下步驟:
步驟1:將基體進(jìn)行表面粗化處理，清除基體表面上的雜物，對基體噴涂部位進(jìn)行質(zhì)量檢查；
步驟2:所述步驟1中采用TR100表面粗糙度測試儀對基體噴涂部位進(jìn)行質(zhì)量檢查，然后對基體噴涂部位進(jìn)一步處理；
步驟3:選擇蒙乃爾合金或鈷金合金或鎳媽合金或復(fù)合硬質(zhì)材料的耐磨材料；
步驟4:在步驟2進(jìn)行表面粗化處理及質(zhì)量檢查后的基體噴涂部位上利用步驟3中的耐磨材料進(jìn)行超音速電弧噴涂制備金屬涂層，噴涂速度為300?400 m/s ;
步驟5:在步驟4的涂層上噴涂低表面能物質(zhì)，在溫度為800-1200°C下干燥，即制得防腐耐磨涂層，涂層的強(qiáng)度為40?68 MPa ο
[0006]作為一種優(yōu)選方案，所述涂層硬度為HV397，涂層呈層狀組織結(jié)構(gòu)，涂層空隙率為
0.9-2.3%，噴涂顆粒平均粒徑為4.32 μ m，噴涂顆粒最大粒徑為10.8 μπι，噴涂顆粒小大粒徑為 1.Ο μπι。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟3中選擇的耐磨材料為JH_7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述JH_7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材主要成分為FeCr13NiALCrE，工作溫度不高于800°C，JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材的主要成分為Fe17Cr5NiB陶瓷，工作溫度不高于850°C。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述JH-7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材中鉻元素含量在20-50%，所述JH-7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材應(yīng)用于鍋爐管道的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層。
[0010]作為另一種優(yōu)選方案，所述步驟3中選擇的耐磨材料為JH-MC耐高溫沖蝕熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述JH-Mc耐高溫沖蝕熱噴涂粉芯絲材的主要成分為Fe23CrNi，工作溫度不高于800°C，所述JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材的主要成分為Fe17Cr5NiB陶瓷，工作溫度不高于850°C，所述JH_Mc耐高溫沖蝕熱噴涂粉芯絲材和所述JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煙罩的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層。
[0012]作為另一種優(yōu)選方案，所述步驟3中選擇的耐磨材料為JH-7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材，所述JH-7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材主要成分為FeCrNiBSi，所述JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材主要成分為Fe17Cr5NiB陶瓷，工作溫度不高于850°C，所述JH_7Crl3耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和所述JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉輪的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層，涂層的厚度小于1.0mm。
[0013]作為另一種優(yōu)選方案，所述步驟3中選擇的耐磨材料為JH-TiB2/AI203陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材和JH-WC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材，所述JH-TiB2/ΑΙ203陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材和所述JH-WC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材應(yīng)用于大型儲罐、鋼結(jié)構(gòu)廠房、鋼筋橋梁、電視鐵塔、大樓天線、送變電站、鋼制燈桿的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層。
[0014]作為另一種優(yōu)選方案，所述步驟3中選擇的耐磨材料為JH-MC耐高溫沖蝕金屬陶瓷型熱噴涂粉芯絲材和JH-TiC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
1、本發(fā)明提供的一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，噴涂粒子速度高，噴涂鋼的速度為302m/s，噴涂鋁的速度為386m/s，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，噴涂層結(jié)合強(qiáng)度大于40MPa，最高能達(dá)到68MPa，涂層硬度高，涂層硬度為HV397，噴涂效率高，噴涂不銹鋼絲積效率高達(dá)75%，涂層空隙率低，涂層呈現(xiàn)典型的層狀組織結(jié)構(gòu)，涂層空隙小，空隙率為0.9-2.3%，噴涂顆粒細(xì)小均勻，平均粒徑為4.32 μm，最大粒徑為10.8 μπι,最小粒徑為
1.Ο μ m，噴涂工件溫差小于1000°C，熱應(yīng)力小，不變形，無裂紋傾向。
[0016]2、本發(fā)明提供的一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，利用JH_7Cr耐蝕性熱噴涂粉芯絲材、JH-DM高結(jié)合強(qiáng)度耐磨型熱噴涂粉芯絲材、JH-MC耐高溫沖蝕金屬陶瓷型熱噴涂粉芯絲材、JH-NiCr高鎳鉻合金耐蝕型熱噴涂粉芯絲材、JH-TiB2/AI203陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材、JH-WC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材、JH-TiC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材等耐磨材料，抗氧化能力極高，同時無需塑變就能吸收高溫引起的不良影響，在強(qiáng)化鋼管的同時，還可賦予鋼管以韌性，在工作溫度下其熱膨脹系數(shù)與煙罩管材質(zhì)(碳鋼或Cr-Mo鋼)的熱膨脹系數(shù)相同，因而用這種合金在管表面做的噴涂層在使用中不會在熔合線產(chǎn)生不同的熱膨脹應(yīng)變。
[0017]3、本發(fā)明提供的一種利用超音速電弧噴涂制備防腐耐磨涂層的方法，將JH_7Cr 13耐磨耐蝕型熱噴涂粉芯絲材和JH-SAM不銹鋼非晶態(tài)高硬質(zhì)耐磨熱噴涂粉芯絲材應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉輪的超音速電弧噴涂防腐耐磨涂層，超硬陶瓷合金保護(hù)層有利于延長葉輪的使用壽命，冶金與機(jī)械結(jié)合方式共存，噴涂層不會脫落，且涂層較薄，涂層厚度小于1.0mm,噴涂均勻，修復(fù)葉輪后不用再進(jìn)行動平衡測試，可不拆機(jī)噴涂。
[0018]4、本發(fā)明采用JH-MC耐高溫沖蝕金屬陶瓷型熱噴涂粉芯絲材和JH-TiC陶瓷顆粒增強(qiáng)高耐磨熱噴涂粉芯絲材，不會產(chǎn)生由內(nèi)向外的腐蝕，從而不會產(chǎn)生鋅層脫落現(xiàn)象，噴涂時的溫度很低，基體表面溫度小于80°C，因此基體不變形，基體表面有毛糙度，涂層結(jié)合力較好，抗拉強(qiáng)度=0.6Lg/mm2。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更加清楚和明確本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的