CN101451225A

CN101451225A - 镍基含Cr3C2的防腐耐磨电弧喷涂粉芯丝材

Info

Publication number: CN101451225A
Application number: CNA2007101952721A
Authority: CN
Inventors: 胡为峰; 葛爽
Original assignee: BEIJING SURYEE SURFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SURYEE SURFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-10

Abstract

一种含碳化铬的防腐耐磨电弧喷涂用粉芯丝材，属于一种在钢材表面用防腐耐磨电弧喷涂粉芯丝材。本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，主要用于电厂锅炉“四管”防腐涂层、钢厂转炉烟道、烟道的防护和修复。本发明的防腐耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所属的粉芯成分质量百分含量范围如下：碳化铬陶瓷：35～55％；钼：10～20％；金属铬：10～15％；余量：金属镍。其制备方法采用现有技术：使用Ni带，将Ni带先轧成U形，再向U型槽中加入占喷涂丝总重的 40％的粉芯粉末；将U型槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减轻，直径达到3.0mm。经过本产品制备的电弧喷涂涂层防腐耐磨性能很好，可以满足电厂锅炉的工况要求。

Description

镍基含Cr3C2的防腐耐磨电弧喷涂粉芯丝材

技术领域

一种钢材表面用防腐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，该发明主要应用于锅炉“四管”防护涂层、钢厂转炉烟罩及烟道的防护与修复。

背景技术

我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主。据悉，1998年我国煤生产电力的份额为75％。而动力用煤质量偏劣，含灰量和含硫量均较高，这就使燃煤电厂和工业锅炉的煤粉生产系统、输送系统以及锅炉“四管”(即水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器官)容易受到磨损和腐蚀，造成设备损坏并可能导致事故发生；电厂的引风机、气管等有高速流体通过的设备表面，也因为磨损、汽蚀等原因而可能发生失效，造成重大损失。除此之外，许多电厂的送电设施，各种钢结构因长期暴露在露天环境中而遭受严重的工业大旗腐蚀。

通过对实际工程应用中电厂锅炉的失效统计和调查发现，对于锅炉管壁的失效形式，磨粒磨损占到了整个磨损比例的50％，目前采用在管壁上制备表面耐磨涂层已成为锅炉管壁修复的一个发展热点。热喷涂技术是指利用不同的热源来加热各种被喷涂的材料(如金属、合金、陶瓷、塑料及复合材料等)至熔融状态，并借助于雾化气流的加速使其形成“微粒雾流”，告诉喷射到经过表面预处理的工件上，形成与基体紧密结合的堆积状喷涂层的技术。

目前电弧喷涂由于其具有成本低、喷涂效率高、涂层质量可靠、操作方便、适应性强等优点，因而应用日趋广泛。配合电弧喷涂用的喷涂材料中，粉芯丝材具有品种多，性能齐全，成本低，受限制因素小等优点。在修复腐蚀和磨损涂层，Cr₃C₂具有最好的耐磨防腐作用，其具有良好的高温抗氧化性能，在碳化物中最具耐高温氧化、耐酸和耐碱腐蚀性能，其显微硬度可达到2700kg/mm，且在高温下与耐热合金基体有相当好的热膨胀系数匹配。目前粉芯丝材多选用钢带进行粉末填充，但钢带具有易氧化的弊端，而应用镍带填充粉末在国内应用并不广泛。使用镍带进行粉末的填充，喷涂涂层时由于高温造成金属熔融，使Ni金属与粉芯材料结合，从而可以进一步增强涂层的耐腐蚀性能。

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抗高温氧化、抗高温腐蚀、耐磨性能良好，主要应用于锅炉“四管”防护涂层、钢厂转炉烟罩及烟道的防护与修复。

本发明所提供的抗高温氧化电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为Ni带(成分为Ni：80％，Cr：20％)，所述的粉芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

碳化铬陶瓷：35～55％；钼：10～20％；金属铬：10～15％；余量：金属镍。

其中各组分作用如下：

碳化铬：具有高温抗氧化性，硬度高，可增强涂层的防腐耐磨性能。

钼：Mo与硫起反应，生成的MoS₂起润滑作用。

金属铬：增加涂层的耐蚀性，生成Cr₂O₃保护涂层，Cr₂O₃的生成既能降低盐中的活度，抑制氧化镍碱性熔融，又不致于发生酸性熔融。

金属镍：增加涂层的耐蚀性，与金属铬共同作用可以提高涂层的耐腐蚀性能。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

1、将Ni带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的20～35％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具有良好的防腐耐磨性能。

附图说明

图1：药芯焊丝成形工艺示意图。

图2：磨损试验测试数据对比图

图3：高温氧化增重曲线图

具体实施方式

所有实施例喷涂丝材采用粉芯丝材成型机制备：

1.选用10×0.4mm(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的Ni带。先将其轧成U形。取碳化铬粉末50克、钼粉末10克、金属铬粉末15克、金属镍粉末20。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Ni带槽中，填充率为20％。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150～200A、喷涂电压30～35V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150-200mm。磨损数据见图2。

2.选用10×0.4mm(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的Ni带。先将其轧成U形。取碳化铬粉末55克、钼粉末20克、金属铬粉20克，金属镍粉末30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Ni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150～200A、喷涂电压30～35V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150-200mm。磨损数据见图2。

3.选用10×0.4mm(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的Ni带。先将其轧成U形。取碳化铬粉末55克、钼粉末40克、金属铬粉20克，金属镍粉末25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Ni带槽中，填充率为40％。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3.0mm。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150～200A、喷涂电压30～35V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150-200mm。磨损数据见图2。

4.选用10×0.4mm(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的Ni带。先将其轧成U形。取碳化铬粉末75克、钼粉末30克、金属铬粉30克，金属镍粉末25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Ni带槽中，填充率为45％。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3.0mm。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150～200A、喷涂电压30～35V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150-200mm。磨损数据见图2。

磨损试验测试采用磨粒磨损试验为例对喷涂涂层进行测试，磨粒磨损实验采用三体磨粒磨损，磨料为40-70目的石英砂、预磨1000转，精磨2000转。对比基体材料采用Q235钢进行对比试验，检测出的磨损数据由图2中所示。

涂层抗高温氧化试验试样基体为Q235钢，尺寸为20mm×Φ10mm的圆柱形试样，先对试样的各个表面进行清洗和喷砂处理，然后进行喷涂，涂层厚度0.4～0.5mm。取一些坩埚在750℃退气处理后，将其和原始试件一起称重，记录该值。然后将坩埚和试件放置在锅炉内，在650℃加热288个小时，每搁24h将试样取出，冷却到室温之后测量记录下试样和坩锅的质量，并计算试样单位表面积的增重，质量测量采用的是北京塞多利斯仪器公司生产的BS224S电子天平，精确到0.0001g。图4所示为高温氧化增重曲线图。

如图2、3所示，所研制的电弧喷涂涂层硬度高、磨损量和抗氧化能力，可以满足转炉烟罩运行的工矿要求。

Claims

1、一种防腐耐磨电弧喷涂用粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为Ni带，所述的粉芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

碳化铬陶瓷：35～55％；钼：10～20％；金属铬：10～15％；余量：金属镍