CN102644045B - 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材 - Google Patents

一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材 Download PDF

Info

Publication number
CN102644045B
CN102644045B CN201210135102.5A CN201210135102A CN102644045B CN 102644045 B CN102644045 B CN 102644045B CN 201210135102 A CN201210135102 A CN 201210135102A CN 102644045 B CN102644045 B CN 102644045B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
electric arc
arc spraying
speed electric
cored wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210135102.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102644045A (zh
Inventor
梁秀兵
徐滨士
郭永明
陈永雄
张志彬
商俊超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Original Assignee
Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Academy of Armored Forces Engineering of PLA filed Critical Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority to CN201210135102.5A priority Critical patent/CN102644045B/zh
Publication of CN102644045A publication Critical patent/CN102644045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102644045B publication Critical patent/CN102644045B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材采用纯Ni外皮包裹粉芯；所述的粉芯占丝材的质量百分比为27-40％；所述粉芯的各组分占丝材的质量百分比含量范围如下：金属Cr：3-5％；B-Cr合金：10-12％；Si-Fe合金：2-5％；Mo：10-15％；BaF2·CaF2共晶粉末：0-10％。针对传统的高速电弧喷涂耐磨涂层抗氧化、防腐蚀性能差的问题，本发明粉芯丝材成分设计合理，采用高速电弧喷涂在20G低碳钢基体上制备出0.5-1mm厚的低孔隙率、高结合强度的镍基非晶纳米晶复合减摩涂层，涂层硬度大于HV600，非晶相含量20-50％，涂层抗氧化、耐磨减摩效果显著，可用于工作环境温度在750℃以内的抗氧化、耐腐蚀、耐磨减摩涂层的制备。

Description

一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材
技术领域
本发明涉及一种用于高速电弧喷涂制备Ni基非晶纳米晶复合减摩涂层的粉芯丝材，主要用于工作温度在750℃以内的抗氧化、耐腐蚀、耐磨减摩防护涂层制备，属于材料加工工程学科的热喷涂技术领域。 
背景技术
电弧喷涂技术具有喷涂材料广泛、效率高的特点，广泛应用于大面积防腐蚀、耐磨损等领域。高速电弧喷涂与传统电弧喷涂相比，通过大幅提高雾化气流的速度，使喷涂粒子的雾化质量、飞行速度得到提升，涂层更加致密，与基体结合强度更高。高速电弧喷涂电弧温度高达4000℃以上，而熔融粒子碰撞基体的瞬时冷却速度只有10-7～10-5s，具备了形成非晶涂层的前提条件，通过合理设计喷涂丝材，可获得非晶涂层。涂层非晶化可显著提高其耐腐蚀性能，部分非晶纳米化又可改善涂层的力学性能，提高涂层的韧性和强度。通过高速电弧喷涂制备非晶纳米晶涂层，可用于装备零部件抗氧化、耐腐蚀、耐磨减摩防护涂层的制备，应用前景广阔。 
发明内容
针对传统的高速电弧喷涂耐磨涂层抗氧化、防腐蚀性能差的问题，本发明提供了一种用于高速电弧喷涂制备Ni基非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材，其特征在于，粉芯丝材采用纯Ni外皮包裹粉芯，其中的粉芯占丝材的质量百分比为27-40％，所述粉芯的各组分占丝材的质量百分比含量范围如下：金属Cr：3-5％；B-Cr合金：10-12％；Si-Fe合金：2-5％；Mo：10-15％； BaF2·CaF2共晶粉末：0-10％。 
金属Cr的加入，提高了涂层的抗高温氧化性能与防腐蚀性能；B-Cr合金弥散在涂层当中，可提高涂层的微观力学性能；Mo的加入一方面可提高涂层的内聚强度，增强涂层的非晶化趋势；另一方面，Mo在常温下具有一定的润滑效果，在温度超过350℃时，可氧化生成MoO3，减摩效果显著；将BaF2与CaF2粉末按62％:38％的质量比混合，在1000℃下烧结2h，经破碎筛分制成 BaF2·CaF2共晶粉末，该成分在450℃以上时可发生硬质相向软质相的转变， 起到一定的减摩效果。通过合理设计丝材成分，制备的Ni基非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材，在750℃以内具有较好的抗氧化、防腐蚀、耐磨减摩性能。 
本发明的制备方法采用现有技术，步骤如下： 
1.将宽10mm、厚0.3mm的Ni带扎成U形，再向U形槽中填充27-40％质量比的上述混合粉末； 
2.将U形槽合口，把粉末包覆其中，经拉丝模拉拔、减径，制成Φ2.0的粉芯丝材，得到本发明的产品。 
本发明有益的效果：合理设计粉芯丝材各组分的质量百分比，采用高速电弧喷涂技术可在20G低碳钢基体上制备出低孔隙率、高结合强度、抗高温氧化、耐磨减摩的镍基非晶纳米晶复合减摩涂层，涂层厚度0.5-1mm，非晶相含量20-50％，硬度HV600以上。 
附图说明
附图1为实施例1的涂层截面SEM图。 
附图2为实施例1的涂层X射线衍射图谱。 
具体实施方式
本发明通过如下措施来实现： 
实施例1： 
选用宽10mm、厚0.3mm的Ni带，先将其扎成U形。取-80～+100目的混合粉末的成分：Cr：3％、B-Cr：12％、Mo：15％、Si-Fe合金：5.0％；按质量百分比称重后用混粉机机械混合0.5h，按35％的填充率加入U形槽中，然后将U形槽合口，再经拉丝模拉拔、减径制成Φ2.0的粉芯丝材。采用高速电弧喷涂在20G低碳钢基体上制备厚度0.8mm厚的涂层，截面SEM形貌如图1所示。喷涂参数为电压34V、电流160A、距离160mm、雾化气流压力0.7MPa，获得涂层结合强度＞45MPa，涂层孔隙率<1.0％，涂层显微硬度>HV750，非晶相含量约50％(涂层XRD分析结果如图2所示)，利用Scherrer公式(其中常数取0.89，λ取0.15406nm)计算出涂层的平均晶粒尺寸小于35nm。涂层在常温下摩擦系数(氧化铝球为摩擦副)降低20％，耐磨损性能是20G钢的15倍。 
实施例2： 
选用宽10mm、厚0.3mm的Ni带，先将其扎成U形。取-80～+100目的混合粉末的成分：Cr：5％、B-Cr：10％、Mo：10％、Si-Fe合金：2.0％；按质量百分比称重后用混粉机机械混合0.5h，按27％的填充率加入U形槽中，然后将U形槽合口，再经拉丝模拉拔、减径制成Φ2.0的粉芯丝材。采用高速电弧喷涂在20G低碳钢基体上制备厚度1mm的涂层，喷涂参数为电压34V、电流160A、距离160mm、雾化气流压力0.7MPa，获得涂层结合强度＞40MPa，涂层孔隙率<1.0％，涂层显微硬度>HV700，非晶相含量约20％。涂层在750℃时的抗氧化性能是20G钢的15倍，抗高温腐蚀性能是20G钢的12倍，涂层摩擦系数(氧化铝球为摩擦副)降低30％，耐磨损性能比20G提高10倍。 
实施例3： 
选用宽10mm、厚0.3mm的Ni带，先将其扎成U形。取-80～+100目的混合粉末的成分：金属Cr：5％；B-Cr合金：10％；Si-Fe合金：5％；Mo：10％； BaF2·CaF2共晶粉末：10％。按质量百分比称重后用混粉机机械混合1h，按40％的填充率加入U形槽中，然后将U形槽合口，再经拉丝模拉拔、减径制成Φ2.0的粉芯丝材。采用高速电弧喷涂在20G低碳钢基体上制备厚度0.5mm厚的涂层。喷涂参数为电压36V、电流180A、距离180mm、雾化气流压力0.7MPa，获得涂层结合强度＞40MPa、涂层孔隙率<2.0％、涂层显微硬度>HV600、非晶相含量30％。涂层在750℃时的抗氧化性能是20G钢的10倍，抗高温腐蚀性能是20G钢的8倍，涂层摩擦系数(氧化铝球为摩擦副)降低50％，耐磨损性能比20G钢提高12倍。 

Claims (1)

1.一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材采用纯Ni外皮包裹粉芯；所述的粉芯占丝材的质量百分比为27-40％；所述粉芯的各组分占丝材的质量百分比含量范围如下：金属Cr：3-5％；B-Cr合金：10-12％；Si-Fe合金：2-5％；Mo：10-15％； BaF2·CaF2共晶粉末：0-10％。 
CN201210135102.5A 2012-04-28 2012-04-28 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材 Active CN102644045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210135102.5A CN102644045B (zh) 2012-04-28 2012-04-28 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210135102.5A CN102644045B (zh) 2012-04-28 2012-04-28 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102644045A CN102644045A (zh) 2012-08-22
CN102644045B true CN102644045B (zh) 2014-10-22

Family

ID=46657118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210135102.5A Active CN102644045B (zh) 2012-04-28 2012-04-28 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102644045B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106835001A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种用于高速电弧喷涂技术制备Al‑Ni‑Zr‑Cr非晶涂层的粉芯丝材

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103352198B (zh) * 2013-06-26 2015-07-22 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种高速电弧喷涂制备Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材
CN104561877A (zh) * 2015-01-21 2015-04-29 福州大学 一种热喷涂镍基自熔合金非晶涂层
CN105788841A (zh) * 2016-03-15 2016-07-20 梁梅芹 一种非晶铁合金铁芯制备方法
CN106637036B (zh) * 2017-01-05 2019-07-05 江西恒大高新技术股份有限公司 一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材
CN107164716B (zh) * 2017-06-13 2020-03-17 中国石油天然气集团公司 一种粉芯丝材及制备高速电弧喷涂层的方法
CN107400837B (zh) * 2017-07-31 2018-08-21 太原理工大学 一种镍基块体非晶合金的制备方法
CN108746586B (zh) * 2018-05-21 2019-12-03 江苏大学 激光增材制造用功能低损型形状记忆合金微纳粉芯丝材
CN110684941A (zh) * 2019-10-18 2020-01-14 苏州元易新材料科技有限公司 用于内燃机气缸的镍基涂层材料及其制备方法和内燃机气缸
CN111549311A (zh) * 2020-05-15 2020-08-18 千瓦时(杭州)科技有限公司 自润滑陶瓷复合粉末以及自润滑陶瓷复合涂层的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86107619A (zh) * 1985-11-05 1987-07-29 珀金-埃尔默公司 非晶质合金
CN1775996A (zh) * 2005-12-09 2006-05-24 北京工业大学 镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8075712B2 (en) * 2005-11-14 2011-12-13 Lawrence Livermore National Security, Llc Amorphous metal formulations and structured coatings for corrosion and wear resistance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86107619A (zh) * 1985-11-05 1987-07-29 珀金-埃尔默公司 非晶质合金
CN1775996A (zh) * 2005-12-09 2006-05-24 北京工业大学 镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特表2010-526204A 2010.07.29

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106835001A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种用于高速电弧喷涂技术制备Al‑Ni‑Zr‑Cr非晶涂层的粉芯丝材

Also Published As

Publication number Publication date
CN102644045A (zh) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102644045B (zh) 一种高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶减摩涂层的粉芯丝材
CN105088108B (zh) 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层
CN100432277C (zh) 高耐蚀耐磨铁基热喷涂涂层材料及其制备方法
Chen et al. Tribological properties of adaptive NiCrAlY–Ag–Mo coatings prepared by atmospheric plasma spraying
CN108677129A (zh) 一种FeCoNiCrSiAl高熵合金涂层及其制备方法
CN109930053A (zh) 一种FeCoNiCrMn高熵合金及利用该合金制备耐磨涂层的方法
CN110785508B (zh) 适于在基质上提供硬和耐磨涂层的铁基合金、具有硬和耐磨涂层的制品及其制造方法
CN102181814B (zh) 一种用于高非晶含量耐磨防腐涂层的粉芯丝材
Chen et al. Composition versus friction and wear behavior of plasma sprayed WC–(W, Cr) 2C–Ni/Ag/BaF2–CaF2 self-lubricating composite coatings for use up to 600° C
CN104313570A (zh) Co3W3C鱼骨状硬质相增强Fe基耐磨涂层及制备
CN102296289A (zh) 一种以金属间化合物为粘结相的金属陶瓷涂层的制备方法
CN103406689A (zh) 一种wc颗粒增强镍基mig耐磨堆焊药芯焊丝
CN109881141B (zh) NiCoCrAlY/Cr2O3-Ag-CaF2.BaF2高温固体自润滑耐磨涂层
CN103074561A (zh) 一种宽温域自润滑涂层材料及其制备方法
CN105463444B (zh) 应用于沉没辊和稳定辊耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法
CN104831208A (zh) 高耐磨铁基热喷涂涂层材料及其制备方法
CN103725945A (zh) 一种高硬度碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法
CN103320740B (zh) 一种用于高速电弧喷涂制备NiCrBMoSiFe-Ni/C非晶纳米晶自润滑减摩涂层的粉芯丝材
CN104294202A (zh) 一种可磨耗封严涂层用复合粉末及涂层制备方法
CN106637196B (zh) 一种液压杆的材料表面强化工艺
US10047014B2 (en) Plasma-sprayed tin coating having excellent hardness and toughness, the preparation method therefor, and a mold coated with said tin coating
CA2756033C (en) Chrome-free coating for substrate
CN102181817B (zh) 等离子喷涂制备多晶耐磨涂层的方法
CN108754392A (zh) 一种制备防腐耐磨涂层的粉芯丝材及其制备方法
CN109868443B (zh) 一种镍基氧化铝高温自润滑耐磨涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant