CN101020998A - 一种在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，由(1)喷涂前对紫铜工件表面进行预处理和粗化处理；(2)采用亚音速氧－乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂打底层；(3)采用亚音速氧－乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂工作层的步骤组成。与表面堆焊和表面渗金属等工艺方法相比，采用本发明方法制备的紫铜零部件，具有较高的抗高温氧化性、抗热震性和优异的耐磨性等，能大大提高紫铜零部件在高温环境下的使用寿命。同时，本发明所述的技术还具有操作简便、成本低、适用性强的特点，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于金属表面喷涂技术领域，尤其涉及一种改善紫铜表面抗热冲击性能和耐磨性的热喷涂工艺方法，即一种在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法。
技术背景
紫铜(含Cu量不低于99.9％的工业纯铜)密度为8.89g/cm3，熔点为1087℃，具有面心立方晶格结构，具备优良的导电、导热等性能特点，在导电元器件、热交换器传热元件及高炉风口套等零部件中得到广泛应用。但在某些应用场合下，受工作环境的影响，迫切需要提高紫铜表面的抗热冲击性能和耐磨性。
以炼铁高炉常用的铸造紫铜制风口套为例，风口套作为炼铁高炉的“咽喉”零件，由于长期工作在2200℃以上的高温下，受铁水、炉渣的侵蚀以及炉料热风、气流的冲刷，工作条件异常恶劣，风口套经常由于局部磨损而受到损坏，使用寿命较短。炼铁高炉风口套属于连续工作而且无法在使用中检修更换的部件，紫铜风口套寿命的降低不仅使备件费用增加，而且高炉需停产更换，经济损失很大。因此提高紫铜风口套表面的耐磨损和抗热冲击能力，对于冶金工业生产具有重要的经济效益和社会意义。
近年来，随着新材料的不断开发和应用，金属碳化物以其耐高温及优于Al2O3、Zr2O3等氧化物的高温耐磨性而受到国内外研究者的关注。在紫铜表面喷涂一层金属碳化物，能够大大提高紫铜件表面的抗热冲击能力和耐磨性。但是，这项技术的困难在于紫铜与碳化物的线膨胀系数相差太大，两者之间难以形成良好的冶金结合，而且在热喷涂过程中在结合界面会产生较大的应力，导致零部件在使用过程中容易产生涂层剥离，影响产品质量和使用寿命。为此，人们多年来进行了大量的试验研究，采用的措施主要有堆焊、多元共渗和热喷涂。其中采用钨极氩弧焊(TIG)在紫铜表面进行堆焊，焊前须采用氧-乙炔火焰将工件预热到450-500℃，工艺复杂、生产率低，成本较高。
随着热喷涂技术的发展，在铜制零部件表面进行喷涂以提高其使用寿命受到人们的关注。本溪钢厂采用Ni-Cr合金作为打底层、采用Al2O3陶瓷材料作为工作层在紫铜表面进行喷涂，可以大大提高其耐磨性能。新日本制铁公司以含Co、Cr等的镍基自熔合金为打底层，采用Al2O3+Zr2O3为工作层对紫铜表面进行喷涂，也取得提高零部件使用寿命的效果。与Al2O3+Zr2O3相比，碳化钨硬度高、耐磨性好、抗高温氧化能力强，如果能在紫铜零部件表面成功喷涂含碳化钨的合金层，将能够大大延长紫铜零部件在高温苛刻环境中的使用寿命。经检索，有关在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金尤其是碳化钨合金的方法还未见报道。
发明内容
针对现有紫铜零部件表面高温耐磨蚀性差的问题，本发明要解决的问题是提出一种采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法在紫铜表面喷涂耐热耐磨合金层的工艺方法。采用这种方法，可在紫铜零部件表面获得抗热冲击能力和耐磨性好的合金涂层，满足紫铜零部件在高温恶劣条件下使用的要求。
本发明的主要技术方案是采用镍包铝复合粉末作为打底层、用含碳化钨的镍基自熔性合金粉末作为工作层，在紫铜表面经过预处理后，采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂工艺对其进行喷涂，以实现提高紫铜零部件表面的抗热冲击性能和耐磨性的目的。
本发明所述的在紫铜零部件表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，由下述步骤组成：
(1)喷涂前对紫铜工件表面进行预处理和粗化处理；
(2)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂打底层，工艺参数为：氧气压力0.2MPa-0.8MPa，乙炔压力0.06MPa-0.12MPa，喷涂距离120mm-180mm，送粉量10g/min-20g/min，喷涂角度75°-85°，获得的打底层厚度20μm-60μm；
(3)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂工作层，工艺参数为：氧气压力0.3MPa-0.9MPa，乙炔压力0.06MPa-0.14MPa，喷涂距离120mm-200mm，送粉量20g/min-40g/min，喷涂角度75°-85°，获得的工作层厚度40μm-120μm；
工作层以步骤(3)方法和条件重复喷涂2-4层。
上述在紫铜零部件表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法中，
步骤(1)所述预处理是指对紫铜零部件待喷涂表面进行喷砂处理或车削加工，以去除紫铜表面的油污和锈蚀；
步骤(1)所述粗化处理是指对紫铜表面进行砂轮打磨，使之露出光洁粗化的金属表面。
步骤(2)所述的打底层采用镍包铝复合粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Ni 75％～80％、Al 20％～25％。
步骤(2)所述的工艺参数优选：氧气压力0.4MPa-0.6MPa，乙炔压力0.08MPa-0.10MPa，喷涂距离140mm-160mm，送粉量13g/min-17g/min，喷涂角度77°-82°。
步骤(3)所述的工作层是含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Cr 10％，C 0.5％，Si 3％，B 2％，Fe＜3.3％，碳化钨(WC)35％～50％，其余为Ni。
其中，上述含碳化钨的镍基自熔性合金粉末优选的成分量，以重量百分比计为：Cr10％，C 0.5％，Si 3％，B 2％，Fe＜3.3％，碳化钨(WC)40％～47％，其余为Ni。
步骤(3)所述的工艺参数优选：氧气压力0.5MPa-0.7MPa，乙炔压力0.09MPa-0.12MPa，喷涂距离150mm-170mm，送粉量27g/min-33g/min，喷涂角度77°-82°。
本发明提出的在紫铜零部件表面通过亚音速火焰喷涂耐热耐磨合金的工艺方法采用镍包铝复合粉末，这种粉末在热喷涂过程中，当被火焰加热到铝的熔点(660℃)以上时，Ni、Al之间发生剧烈的化学反应，并放出大量的热量，有利于促进打底层与紫铜基体之间形成冶金结合。
采用本发明所述的在紫铜表面通过亚音速火焰喷涂耐热耐磨合金的工艺方法获得的打底层和工作层组织致密，孔隙率低，喷涂层内部多角形的碳化钨颗粒之间相互嵌合。喷涂层内部的这种组织形态不仅改善了细微颗粒间的结合状况，而且提高了基体与喷涂层以及喷涂层与喷涂层之间的界面结合强度。
与表面堆焊和表面渗金属等工艺方法相比，采用本发明所述的在紫铜表面通过亚音速火焰喷涂耐热耐磨合金的工艺方法制备的紫铜零部件，具有较高的抗氧化性、抗热震性和优异的耐磨性等，能大大提高紫铜零部件在高温环境下的使用寿命。同时，本发明所述的技术还具有操作简便、成本低、适用性强的特点，便于推广应用。
具体实施方式
实施例1：
厚度为40mm的圆锥形紫铜件，上底面直径为Ф200mm，下底面直径为Ф350mm。采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂紫铜表面的工艺步骤为：
(1)喷砂清理紫铜件表面，去除油污和锈蚀。
(2)用手动砂轮打磨紫铜表面，使之露出光洁粗化的金属表面。
(3)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法，在紫铜表面喷涂厚度为20μm-40μm的镍包铝合金粉末作为打底层。工艺参数为：氧气压力0.6MPa-0.8MPa，乙炔压力0.08MPa-0.12MPa，喷涂距离150mm-180mm，送粉量20g/min，喷涂角度80°-85°。
(4)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法，在打底层上喷涂厚度60μm-80μm的含碳化钨的镍基自熔性合金粉末作为工作层。工艺参数为：氧气压力0.6MPa-0.9MPa，乙炔压力0.08MPa-0.14MPa，喷涂距离150mm-180mm，送粉量30g/min，喷涂角度80°-85°。
工作层以步骤(4)方法和条件需重复喷涂2-3层。
步骤(3)所述的打底层采用镍包铝复合粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Ni 77％～80％、Al 20％～23％。
步骤(4)所述的含碳化钨(WC)的镍基自熔性合金粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Cr 10％，C 0.5％，Si 3％，B 2％，Fe＜3.3％，碳化钨(WC)35％～40％，其余为Ni。
由于镍包铝打底层与紫铜基体结合良好，镍包铝打底层与工作层之间也形成了良好的冶金结合，因此工作层与基体之间实现了牢固的冶金结合，结合强度达50MPa。这种工艺方法提高了紫铜工件表面的抗热冲击性能和耐磨性，其中耐磨性能比紫铜基体提高4倍以上。
实施例2：
厚度为40mm的紫铜板材，长、宽尺寸为300mm×100mm，在其表面采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂一层耐磨合金层，工艺步骤为：
(1)喷砂清理紫铜板材表面，去除油污和锈蚀。
(2)用手动砂轮打磨紫铜表面，使之露出光洁粗化的金属表面。
(3)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法，在紫铜表面喷涂厚度为20μm-40μm的镍包铝合金粉末作为打底层。工艺参数为：氧气压力0.4MPa-0.6MPa，乙炔压力0.06MPa-0.10MPa，喷涂距离140-160mm，送粉量20g/min，喷涂角度80°-85°。
(4)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法，在打底层上喷涂厚度40μm-60μm的含碳化钨的镍基自熔性合金粉末作为工作层。工艺参数为：氧气压力0.5MPa-0.8MPa，乙炔压力0.08MPa-0.12MPa，喷涂距离160-180mm，送粉量40g/min，喷涂角度80°-85°。
所述的含碳化钨(WC)的镍基自熔性合金粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Cr 10％，C 0.5％，Si 3％，B 2.5％，Fe＜3.3％，碳化钨(WC)45％～50％，其余为Ni。
由于随着含碳化钨的镍基自熔性合金粉末中B和碳化钨(WC)含量的增加，得到的工作层中硼化物和碳化钨颗粒增加，紫铜表面的耐磨性大大提高。
所述的打底层采用镍包铝复合粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Ni 80％、Al 20％。
实施例3：
厚度为45mm的紫铜板材，长、宽尺寸为600mm×150mm，在其表面采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂一层耐磨合金层，工艺步骤为：
(1)喷涂前对紫铜工件表面进行预处理和粗化处理；
所述预处理是指对紫铜件待喷涂表面进行喷砂处理或车削加工，以去除紫铜表面的油污和锈蚀；
所述粗化处理是指对紫铜表面进行手动砂轮打磨，使之露出光洁粗化的金属表面。
(2)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂打底层，工艺参数为：氧气压力0.4MPa-0.6MPa，乙炔压力0.08MPa-0.10MPa，喷涂距离140mm-160mm，送粉量13g/min-17g/min，喷涂角度77°-82°，获得的打底层厚度40μm-60μm；
(3)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂工作层，工艺参数为：氧气压力0.5MPa-0.7MPa，乙炔压力0.09MPa-0.12MPa，喷涂距离150mm-170mm，送粉量27g/min-33g/min，喷涂角度77°-82°，获得的工作层厚度80μm-120μm；
工作层以步骤(3)方法和条件重复喷涂3-4层。
步骤(2)所述的打底层采用镍包铝复合粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Ni 75％、Al 25％。
步骤(3)所述的工作层是含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Cr 10％，C 0.5％，Si 3％，B 2％，Fe＜3.3％，碳化钨40％～47％，其余为Ni。
本发明的实施，能够在紫铜零部件表面获得结合牢固的含碳化钨镍基合金喷涂层，可用于紫铜零部件表面的强化与修复，也可用于其他类型的铜或铜合金零部件表面耐磨、抗热冲击涂层的制备。
Claims (7)
1.一种在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，由下述步骤组成：
(1)喷涂前对紫铜工件表面进行预处理和粗化处理；
(2)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂打底层，工艺参数为：氧气压力0.2MPa-0.8MPa，乙炔压力0.06MPa-0.12MPa，喷涂距离120mm-180mm，送粉量10g/min-20g/min，喷涂角度75°-85°，获得的打底层厚度20μm-60μm；
(3)采用亚音速氧-乙炔火焰热喷涂方法对紫铜工件表面喷涂工作层，工艺参数为：氧气压力0.3MPa-0.9MPa，乙炔压力0.06MPa-0.14MPa，喷涂距离120mm-200mm，送粉量20g/min-40g/min，喷涂角度75°-85°，获得的工作层厚度40μm-120μm；
工作层以步骤(3)方法和条件重复喷涂2-4层。
2.如权利要求1所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(1)所述预处理是指对紫铜零部件待喷涂表面进行喷砂处理或车削加工，以去除紫铜表面的油污和锈蚀；步骤(1)所述粗化处理是指对紫铜表面进行砂轮打磨，使之露出光洁粗化的金属表面。
3.如权利要求1所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(2)所述的打底层采用镍包铝复合粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Ni75％～80％、Al20％～25％。
4.如权利要求1所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(2)所述工艺参数为：氧气压力0.4MPa-0.6MPa，乙炔压力0.08MPa-0.10MPa，喷涂距离140mm-160mm，送粉量13g/min-17g/min，喷涂角度77°-82°。
5.如权利要求1所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(3)所述的工作层是含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，粉末粒度不小于300目，其成分以重量百分比计为：Cr10％，C0.5％，Si3％，B2％，Fe＜3.3％，碳化钨35％～50％，其余为Ni。
6.如权利要求5所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(3)所述的工作层是含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，其成分以重量百分比计为：Cr10％，C0.5％，Si3％，B2％，Fe＜3.3％，碳化钨40％～47％，其余为Ni。
7.如权利要求1所述在紫铜表面火焰喷涂耐热耐磨合金的方法，其特征是，步骤(3)所述的工艺参数为：氧气压力0.5MPa-0.7MPa，乙炔压力0.09MPa-0.12MPa，喷涂距离150mm-170mm，送粉量27g/min-33g/min，喷涂角度77°-82°。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103469142A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-25 | 山东大学 | 一种紫铜表面超音速火焰喷涂耐磨蚀合金的方法 |
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| CN111945098A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-17 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种MnCoCrFeNi高熵合金纳米晶涂层的制备方法 |
| CN113894258A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-07 | 泰尔(安徽)工业科技服务有限公司 | 连铸结晶器足辊的表面涂层及其制备方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103469142A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-25 | 山东大学 | 一种紫铜表面超音速火焰喷涂耐磨蚀合金的方法 |
| CN103469142B (zh) * | 2013-09-27 | 2015-10-21 | 山东大学 | 一种紫铜表面超音速火焰喷涂耐磨蚀合金的方法 |
| CN104911528A (zh) * | 2015-05-09 | 2015-09-16 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 高强度Ni-Cr-B-Si涂层材料及其制备方法 |
| CN104947028A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-30 | 安徽再制造工程设计中心有限公司 | 一种Co-Al2O3-Mn涂层材料及制备方法 |
| CN111085749A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-01 | 安徽工程大学 | 一种铜溜槽表面火焰喷焊工艺 |
| CN111424228A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-17 | 合肥科德电力表面技术有限公司 | 微熔陶瓷涂层火焰喷涂施工方法 |
| CN111945098A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-17 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种MnCoCrFeNi高熵合金纳米晶涂层的制备方法 |
| CN113894258A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-07 | 泰尔(安徽)工业科技服务有限公司 | 连铸结晶器足辊的表面涂层及其制备方法 |
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