CN101457334B - 一种Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，它主要由外包层和粉芯组成；其中，所述外包层为低碳钢带或不锈钢带；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、FeSi粉、Al粉、Cr3C2粉和Ni粉组成；它们的重量百分比分别为Mn粉40-60％、Cr粉8-12％、FeSi粉2-3％、Al粉6-8％、Cr3C2粉15-25％，余量为Ni粉。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的工艺参数进行喷涂，得到的电弧喷涂涂层硬度HV≥500，抗高温冲蚀性能好，结合强度较高；采用电弧喷涂技术在燃煤锅炉管道上喷涂本发明丝材成本较低。本发明丝材还可广泛地应用于化工设备零件防磨防腐、机械零件磨损修复等。推广应用必将带来重大的经济效益，具有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及涉及金属表面改性领域，尤其涉及一种用于金属材料表面抗冲蚀磨损的电弧喷涂粉芯丝材。
背景技术
火力发电厂燃煤锅炉“四管”(水冷壁、过热器、再热器、省煤器管)受到飞灰的高温冲蚀磨损而产生管壁减薄，管内的高压会导致减薄处破裂，由此常常出现“爆管”现象。我国100MW以上机组由于“爆管”而造成的停机抢修时间约占整个机组非计划停用时间的40％，锅炉爆管泄漏事故占全部发电事故的50％以上，每年由此造成的直接经济损失和间接经济损失超过100亿元。传统的加防磨瓦和导流板的方法效果不佳，改变结构或直接更换管子，成本太高而难以实现，常见的Ni基、Co基合金喷涂方法，成本较高且不适合于大面积应用。
上世纪80年代以来，Fe-Mn系高锰奥氏体钢得到了深入的研究，已研制出少节镍、无镍不锈钢、低温合金钢和Fe-Mn系高锰奥氏体钢焊丝、焊条。同时对Fe-Mn-Cr系钢的机械性能、耐蚀性和抗高温氧化性也进行了较为系统的研究和推广应用，但是Fe-Mn-Cr系高锰奥氏体钢替代Ni基和Ni-Cr奥氏体钢应用于热喷涂材料上尚未见专利及文献报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种涂层成本低、结合强度较高、耐高温、冲蚀性能好的Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，它主要由外包层和粉芯组成；其中，所述外包层为低碳钢带或不锈钢带；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、FeSi粉、Al粉、Cr3C2粉和Ni粉组成；它们重量百分比分别为Mn粉40-60％、Cr粉8-12％、FeSi粉2-3％、Al粉6-8％、Cr3C2粉15-25％，余量为Ni粉。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是，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的工艺参数进行喷涂，得到的电弧喷涂涂层硬度HV≥500，抗高温冲蚀性能好，结合强度较高；采用电弧喷涂技术在燃煤锅炉管道上喷涂本发明丝材成本较低。本发明丝材还可广泛地应用于化工设备零件防磨防腐、机械零件磨损修复等。推广应用必将带来重大的经济效益，具有重要的现实意义。
具体实施方式
一、本发明Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材的组成：外包层为低碳钢带、不锈钢带中的任何一种；粉芯成分重量百分比含量范围如下：
组分 重量百分比(％)
Mn粉 40-60
Cr粉 8-12
FeSi粉 2-3
Al粉 6-8
Cr3C2粉 15-25
Ni粉 余量
二、本发明Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材的制备方法：
1、将厚度为0.2-0.5mm的外皮材料裁成10-14mm的带材，经包丝机的三组滚压轮逐步压成U型，将本发明粉芯粉末通过包丝机加粉器自动加入到U型带中；
2、经过包丝机的六组滚压轮将U带上口逐步合拢并压实，使芯粉包裹其中，然后经过拉丝机的拉拔、减径。最后得到直径为2～3mm，芯粉填充率为30～45％的成型丝材。
下面根据具体实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
实施例1：
外包层选用宽10mm，厚0.2mm的低碳钢带，制成￠2.0mm的粉芯丝材，粉芯填充率为40％。粉芯的组分及其重量百分比如下：
组分 重量百分比(％)
Mn粉 50
Cr粉 10
FeSi粉 2
Al粉 7
Cr3C2粉 20
Ni粉 余量
按上述规范制成的粉芯丝材经电弧喷涂于20钢基体工件上形成的喷涂层具有以下特征效果：
1、涂层成本低。
2、结合强度≥24MPa。
3、涂层表面硬度HV＞500。
4、良好的抗高温冲蚀性能，主要适用于燃煤电厂锅炉水冷壁、省煤器管的防高温冲蚀磨损。
实施例2：
外包层选用宽12mm，厚0.3mm的304L不锈钢带，制成￠2.5mm的粉芯丝材，粉芯填充率为42％。粉芯的组分及其重量百分比如下：
组分 重量百分比(％)
Mn粉 40
Cr粉 12
FeSi粉 3
Al粉 6
Cr3C2粉 25
Ni粉 余量
按上述规范制成的粉芯丝材经电弧喷涂于12Cr1MoV钢基体工件上形成的喷涂层具有以下特征效果：
1、涂层成本低。
2、结合强度30MPa以上。
3、涂层表面硬度HV＞550。
4、良好的抗高温腐蚀和冲蚀磨损性能，主要适用于燃煤电厂锅炉低温过热器、低温再热器管的防高温腐蚀和冲蚀磨损。
实施例3：
外包层选用宽14mm，厚0.5mm的316L不锈钢带，制成￠3.0mm的粉芯丝材，粉芯填充率为45％。粉芯的组分及其重量百分比如下：
组分 重量百分比(％)
Mn粉 60
Cr粉 8
FeSi粉 3
Al粉 8
Cr3C2粉 15
Ni粉 余量
按上述规范制成的粉芯丝材经电弧喷涂于12Cr2MoWVTiB钢基体工件上形成的喷涂层具有以下特征效果：
1、涂层成本低。
2、结合强度26MPa以上。
3、涂层表面硬度HV＞500。
4、有较好的抗高温氧化和腐蚀性能以及良好的抗高温冲蚀性能，主要适用于燃煤电厂锅炉高温过热器、高温再热器管的防高温腐蚀和冲蚀磨损。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，它由外包层和粉芯组成；其中，所述外包层为低碳钢带或不锈钢带；所述粉芯由Mn粉、Cr粉、FeSi粉Al粉、Cr3C2粉和Ni粉组成；它们的重量百分比分别为Mn粉40-60％、Cr粉8-12％、FeSi粉2-3％、Al粉6-8％、Cr3C2粉15-25％，余量为Ni粉。
2.根据权利要求1所述的Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述外包层为低碳钢带；所述粉芯的成分的重量百分比分别为Mn粉50％、Cr粉10％、FeSi粉2％、Al粉7％、Cr3C2粉20％、Ni粉11％。
3.根据权利要求1所述的Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述外包层为不锈钢带；所述粉芯粉芯的成分的重量百分比分别为Mn粉40％、Cr粉12％、FeSi粉3％、Al粉6％、Cr3C2粉25％、Ni粉14％。
4.根据权利要求1所述的Fe-Mn-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述外包层为不锈钢带；所述粉芯粉芯的成分的重量百分比分别为Mn粉60％、Cr粉8％、FeSi粉3％、Al粉8％、Cr3C2粉15％、Ni粉6％。
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