CN100347341C - 高硬度高耐磨电弧喷涂粉芯丝材 - Google Patents
高硬度高耐磨电弧喷涂粉芯丝材 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，主要应用于电站锅炉管道的防护与修复。据统计现有电站锅炉管道严重磨损部位的磨损量可达5～8mm/年，而喷涂本发明制备的涂层每年的减薄量为0.3～0.6mm。本发明的高硬度高耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：硼铁：40～50%；Cr3C2：25～35%；金属铬：15～20%；金属镍：5～10%。其制备方法采用现有技术：将304L不锈钢带轧成U形，再向U形槽中加入占喷涂丝总重的30-35%的粉芯粉末；将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，直径达到2.0mm。本发明在经过喷砂粗化后的金属基体上喷涂，制备得到的涂层硬度高，HV0.1＞1100，耐磨性好，其相对耐磨性为Q235钢的11倍以上。
Description
技术领域
一种金属材料表面用耐磨电弧喷涂粉芯丝材，属于材料加工工程中的热喷涂领域，该发明主要应用于电站锅炉管道的防护与修复。
背景技术
电站锅炉管道处于高温、硫化、飞灰、熔渣等恶劣环境中，所产生的烟气中含有大量的硬质飞灰颗粒，当这些灰粒子随着烟气一道冲刷对流受热面管束时，使管壁表面受到严重磨损，导致局部受热面发生严重破坏，甚至引起爆管泄漏，造成停炉事故，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值，而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，由此也造成了很大的社会影响。据统计电站锅炉管道严重磨损部位的磨损量可达5～8mm/年。
发明内容
本发明所要解决的问题是：用本发明制备的电弧喷涂涂层硬度高、耐磨性能好，解决电站锅炉运行中管道磨损的问题。
本发明所提供的高硬度高耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：
硼铁：40～50％；Cr3C2：25～35％；金属铬：15～20％；金属镍：5～10％。
其中各组分作用如下：
硼铁：在涂层合金中起脱氧，强化基体作用，提高涂层硬度、耐磨性。
Cr3C2：在涂层中生成Cr3C2、Cr7C3等硬质相，提高涂层耐磨性。
金属铬：增加涂层的耐蚀性，生成高硬度的Cr2B等硬质相，提高涂层耐磨性。
金属镍：增加涂层的耐蚀性，生成高硬度的Ni2B等硬质相，提高涂层耐磨性。
本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：
1、将304L不锈钢带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的30-35％的本发明粉芯粉末；
2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm，得到最终产品。
使用本发明在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的电弧喷涂时的工艺参数进行喷涂，制备得到的电弧喷涂涂层硬度高，HV0.1＞1100，耐磨性好，其相对耐磨性为Q235钢的11倍以上。
采用电弧喷涂技术在管道磨损严重的地方喷涂本发明制备的涂层每年的减薄量为0.3～0.6mm，解决了电站锅炉运行中管道磨损的问题。
附图说明
图1：药芯焊丝成形工艺示意图。
图2：实施例3的X射线衍射图谱。
具体实施方式
所有实施例焊丝都是由昆明重机厂制造的“FCWM50被动拉拔式药芯焊丝机”制出：
1.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取硼铁粉末400克、Cr3C2粉末300克、金属铬粉末200克、金属镍粉末100克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。
2.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取硼铁粉末450克、Cr3C2粉末350克、金属铬粉末150克、金属镍粉末50克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为32％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离100mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。
3.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取硼铁粉末500克、Cr3C2粉末250克、金属铬粉末200克、金属镍粉末50克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为34％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离200mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1，涂层的X射线衍射图谱见图2。由图可见涂层生成高硬度的Cr2B，Ni2B等硬质相。
4.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取硼铁粉末500克、Cr3C2粉末250克、金属铬粉末150克、金属镍粉末100克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为35％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离200mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。
表1所打硬度均采用HXD-1000数字式显微硬度计，载荷为100g，加载时间15s，对喷涂层取十点打硬度，最后得到该涂层的平均显微硬度值。
磨损实验采用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机进行磨损实验。
利用电弧喷涂方法每个实施例喷涂三个57×25×6mm磨损试样，磨损实验参数如下：橡胶轮转速：240转/分、橡胶轮直径：178mm、橡胶轮硬度：60(邵尔硬度)、载荷：10Kg、橡胶轮转数：预磨1000转、正式磨2000转、磨料：40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在实验前、后，将试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3～5分钟，实验时用Q235钢作为对比，对比件失重量与测量件失重量之比作为该配方的相对耐磨性。相对耐磨性
如表1所示，所研制的电弧喷涂涂层硬度高，HV0.1＞1100，耐磨性好，其相对耐磨性为Q235钢的11倍以上，可以满足电站锅炉运行的工矿要求。
表1
| 涂层序号 | 硬度(HV0.1) | 相对耐磨性(ε) |
| 1 | 1328.1 | 11.7 |
| 2 | 1202.4 | 15.1 |
| 3 | 1163.1 | 16.8 |
| 4 | 1189.3 | 15.8 |
Claims (1)
1、一种高硬度高耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：
硼铁：40～50％；Cr3C2：25～35％；金属铬：15～20％；金属镍：5～10％。
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