CN101492801B - 一种含Ti(C,N)硬质相的强耐磨电弧喷涂丝材 - Google Patents

一种含Ti(C,N)硬质相的强耐磨电弧喷涂丝材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材及其制备方法。该丝材的各种粉芯原料占粉芯的质量百分比为：Ti(C，N)粉：13-17％、Cr粉：16-20％、Cr 2C 3粉：17-23％、Ni粉：9-13％、Mo粉：1-3％、Si-Fe粉：15-17％、Mn-Fe粉：余量。该制备方法包括下列步骤：(1)按比例称取所述的各种粉芯原料；(2)将各种粉芯原料混合；(3)采用钢带包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。这种丝材经电弧喷涂特别是超音速电弧喷涂可以在金属基材上形成连续致密的防护涂层，该防护涂层具有Ti(C，N)基金属陶瓷的组织结构和性能，并具备不锈钢特征，更高的硬度、红硬性、耐磨性、抗月牙洼磨损能力和高温化学稳定性，主要用于锅炉三管等高温高磨蚀环境下设备的表面防护。

Description

一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂丝材
技术领域
本发明涉及一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，还涉及这种丝材的制备方法，该丝材主要可用于锅炉三管等高温高磨蚀环境下设施的表面防护。
技术背景
采用电弧热喷涂制作燃煤锅炉受热面管(水冷壁管、过热器管、再热器管，简称锅炉“三管”)的大面积防护涂层是一种经济、有效的防护工艺，由于这些设施的工况环境恶劣，极易产生高温冲蚀及腐蚀磨损，因此要求喷涂材料在高温条件下依然具有很强的耐磨和抗腐蚀性能，并形成有效的防护涂层，目前人们提出了多种不同的喷涂用材料，但在耐磨和抗腐蚀等方面或多或少存在一些欠缺，因此有必要不断开发出新的高性能的表面防护材料。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，这种丝材经过超音速电弧喷涂形成的涂层同金属基体的结合强度高，耐高温和耐磨蚀性能好。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其粉芯由下列各粉芯原料混合而成，各粉芯原料占粉芯的质量百分比为：
Ti(C，N)粉：13-17％、Cr粉：16-20％、Cr2C3粉：17-23％、Ni粉：9-13％、Mo粉：1-3％、Si-Fe粉：15-17％、Mn-Fe粉：余量。
上述含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材的制备方法，包括下列步骤：
(1)按比例称取各种粉芯原料；
(2)将粉芯原料混合；
(3)采用钢带包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；
(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。
本发明的有益效果是：由于本发明的粉芯原料配比得当，其中Ni、Mo具有良好的防腐能力，Ti(C，N)、Cr2C3等硬质相防腐效果极佳，Cr在选定范围内具有不锈钢的优异性能，而Fe、Ni、Mo的润湿性好，经电弧喷涂特别是超音速电弧喷涂可以在金属基材上形成连续致密的防护涂层。这种防护涂层具有Ti(C，N)基金属陶瓷的组织结构和性能，并具备不锈钢的特征，同传统硬质合金相比，具有更高的硬度、红硬性、耐磨性、抗月牙洼磨损能力和高温化学稳定性，适应于锅炉三管等高温环境下金属设施的表面防护，根据申请人的实验，其技术指标为：适应温度：1000℃以上，平均维氏硬度：900-1000HV0.1、结合强度：≥50MPa。
具体实施方式
制备本发明丝材的具体方法是：
(1)按比例称取各种粉芯原料，所述各种粉芯原料应呈粉状，优选80-200目，可以采用市售的粉料，对于较粗的粉料可以通过球磨、气流粉碎等方式实现所需的目数；
(2)将称取的各种粉芯原料混合，可以依据现有技术对混合后的粉芯原料进行烘干，例如150度下烘干时间2小时左右；
(3)采用不锈钢等钢带包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材，加粉系数(丝材中所述混合后的粉芯原料占丝材总重量的百分比)可以是25-48％，包裹前可以依据现有技术对钢带进行表调和烘干；
(4)采用拉拔或轧丝等方式将封闭后的粗丝材逐级减径，形成所需直径(例如φ2.0mm)的成品丝材；
(5)将成品丝材绕制成出厂所需的盘状，经计量和包装后形成可以出厂的产品。
上述各步骤中的各具体实施方式，不以其它各步骤的具体实施方式为前提。
所述Ti(C，N)粉占粉芯的优选质量百分比范围是：14-16％，进一步的优选值是：15％。
所述Cr粉占粉芯的优选质量百分比范围是：17-19％，进一步的优选值是：18％。
所述Cr2C3粉占粉芯的优选质量百分比范围是：19-21％，进一步的优选值是：20％。
所述Ni粉占粉芯的优选质量百分比范围是：10-12％，进一步的优选值是：11％。
所述Mo粉占粉芯的优选范围是：1.5-2.5％，进一步的优选值是：2％。
所述Si-Fe粉占粉芯质量百分比的优选值是：16％。
上述各粉芯原料占粉芯质量百分比的优选范围或优选值不受其它粉芯原料占粉芯质量百分比的影响.
当粉芯原料采用上述优选质量百分比时，获得一种优选的粉芯原料质量百分比范围：Ti(C，N)粉：14-16％、Cr粉：17-19％、Cr2C3粉：19-21％、Ni粉：10-12％、Mo粉：1.5-2.5％、Si-Fe粉：15-17％、Mn-Fe粉：余量。
当各粉芯原料均采用上述进一步的优选值时，获得一种优选的粉芯原料配比(以各原料占粉芯的质量百分比计)：Ti(C，N)粉：15％、Cr粉：18％、Cr2C3粉：20％、Ni粉：11％、Mo粉：2％、Si-Fe粉：16％、Mn-Fe粉：余量。
下面，给出几种粉芯原料配比的实施例，依据这些实施例制备的丝材均能达到前面所述的技术指标：
实施例1：
Ti(C，N)粉：15kg、Cr粉：18kg、Cr2C3粉：20kg、Ni粉：11kg、Mo粉：2kg、Si-Fe粉：15kg、Mn-Fe粉：19kg。
实施例2：
Ti(C，N)粉：14kg、Cr粉：19kg、Cr2C3粉：19kg、Ni粉：12kg、Mo粉：2.5kg、Si-Fe粉：16.5kg、Mn-Fe粉：17kg。
实施例3：
Ti(C，N)粉：16kg、Cr粉：17kg、Cr2C3粉：21kg、Ni粉：10kg、Mo粉：1.5kg、Si-Fe粉：16kg、Mn-Fe粉：18.5kg。
实施例4：
Ti(C，N)粉：13kg、Cr粉：20kg、Cr2C3粉：17kg、Ni粉：13kg、Mo粉：1kg、Si-Fe粉：16kg、Mn-Fe粉：20kg。
实施例5：
Ti(C，N)粉：17kg、Cr粉：16kg、Cr2C3粉：23kg、Ni粉：9kg、Mo粉：3kg、Si-Fe粉：17kg、Mn-Fe粉：15kg。

Claims (10)

1.一种含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于其由不锈钢钢带包裹粉芯构成，加粉系数是25-48％，所述粉芯由下列各粉芯原料混合而成，各粉芯原料占粉芯的质量百分比为：Ti(C，N)粉：13-17％、Cr粉：16-20％、Cr2C3粉：17-23％、Ni粉：9-13％、Mo粉：1-3％、Si-Fe粉：15-17％、Mn-Fe粉：余量。
2.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于各粉芯原料占粉芯的质量百分比为：Ti(C，N)粉：14-16％、Cr粉：17-19％、Cr2C3粉：19-21％、Ni粉：10-12％、Mo粉：1.5-2.5％、Si-Fe粉：15-17％、Mn-Fe粉：余量。
3.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Ti(C，N)粉占粉芯的质量百分比范围是：14-16％。
4.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Cr粉占粉芯的质量百分比范围是：17-19％。
5.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Cr2C3粉占粉芯的质量百分比范围是：19-21％。
6.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Ni粉占粉芯的质量百分比范围是：10-12％。
7.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Mo粉占粉芯的质量百分比范围是：1.5-2.5％。
8.如权利要求1所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材，其特征在所述各粉芯原料占粉芯的质量百分比为：Ti(C，N)粉：15％、Cr粉：18％、Cr2C3粉：20％、Ni粉：11％、Mo粉：2％、Si-Fe粉：16％、Mn-Fe粉：余量。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)按比例称取所述的各种粉芯原料；
(2)将各种粉芯原料混合；
(3)采用所述钢带包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；
(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。
10.如权利要求9所述的含Ti(C，N)硬质相的强耐磨电弧喷涂粉芯丝材的制备方法，其特征在于所述各种粉芯原料为80-200目粉料，在步骤(2)中对混合后的粉芯原料进行烘干，步骤(3)中在包裹前对所述钢带进行表调和烘干，步骤(4)中，采用拉拔或轧丝方式对粗丝材逐级减径。
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