CN102912339B - 一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，其方法步骤包括：清除金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮，根据金属基材和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材的表面，预涂层厚度为0.8~2mm，自然干燥，将带有预涂合层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆得到熔覆厚度为0.3～1.5mm的熔覆层。本发明所制备的耐高温复合衬板，具有成本低，质量稳定，适合大规模生产，可满足现场高温磨损工况的需要，有效提高了衬板使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于机械加工工艺领域，具体说是涉及一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法。
背景技术
随着工业现代化的发展，高温生产环境越来越多，比如冶金领域中的高炉、焦炉、连铸生产系统，石化领域中的炼化、合成系统等，一般这些高温场合工况温度能达到800°以上，这种工况条件对工作中的高温衬板提出了更高要求：要求满足耐高温、抗氧化、耐磨损、耐高温冲击等性能。高温衬板的选用直接影响到企业安全生产和连续生产的进行，还直接影响企业生产成本。目前国内主要的冶金企业、焦化企业、石化企业中，要求大于800°的耐高温衬板需求量非常大。目前这类高温衬板常选用单一材质，比如ZG35Cr24Ni7SiN、1Cr18Ni9Ti、耐热不锈钢等。但是这些材料均存在成本高，高温抗氧化性能较差，特别是耐高温磨损和抗高温冲击性能比较低，导致高温衬板的使用寿命低，影响企业连续生产，提高了生产成本。
近年来，针对高温衬板寿命低、成本高的问题，国内外开展了很多研究工作，但主要集中于单一材质的研究方面。由于单一材质在强度、韧性、硬度、耐高温、抗磨损及抗氧化性等方面性能无法兼顾，所以开发出的单一材质高温衬板在现场实际复杂高温工况条件下，不是由于激冷激热开裂，就是由于高温氧化失效，还存在抗高温磨损性能低，而且成本普遍高、可靠性低，无法满足现代企业的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法。采用高温衬板，能够满足高温磨损要求，具有良好抗氧化性能、耐激冷激热性能、抗冲击、易于加工，成本低廉等特点。
为实现上述目的，本发明的一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，包括：
1、对金属基材表面进行预处理；
2、根据金属基材和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各成分的合金粉末质量百分比为：C 0.1- 0.65%，Cr 10-25%，Ni 5-10%，余量为Al，进行混合；
3、将混合后的合金粉末与乳白胶按重量比为16：1混合搅拌，搅拌混合后的合金粉末具有一定粘度且无结块，然后将混合的合金粉末均匀涂刷在金属基材的表面，预涂层厚度为0.8~2mm，自然干燥；
4、将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：180～200A，工作电压为：18～20V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：250~300mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，通过等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆得到层厚度为0.3～1.5mm的熔覆层。
在本发明中，在本发明中，所述的合金粉末的粒度为100 ~320目。
在本发明中，所述的合金粉末采用机械式混粉器混合均匀。
在本发明中，所述的金属基材是铸钢、冷热轧钢板，要求金属基材耐热工作温度达到800°以上。
本发明利用在金属基材表面预涂金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，通过高能等离子弧加热涂层，合金粉末涂层因吸收大量的热能而快速熔化、分解、电离，并把部分热量传递给金属基材，使基材表面一薄层金属同时被加热到熔融状态。熔化的合金粉末与金属基材表面金属形成共同的熔池，熔池以“液珠”的形式存在，熔池“液珠”在金属表面张力、气体动力、等离子弧吹力及重力的共同作用下，于金属基材表面铺展开来，气体上浮，当等离子弧移开后，在基材和空气的双重作用下，快速凝固结晶，实现高性能合金粉末与基材的冶金结合。由于金属基陶瓷颗粒熔点高，大部分在等离子弧作用下没有熔化，均匀分布在合金熔覆层中，在基材表面形成弥散分布的耐高温磨损、抗氧化的合金层，明显提高了高温衬板的使用性能和寿命。本发明的方法制备的耐高温磨损衬板，在金属基材表面冶金结合形成具有特殊性能的金属陶瓷层，获得了高性能复合材料，使得衬板具有了优秀的高硬度、抗氧化、耐高温等特性，同时以铸钢和冷热轧钢板为衬板基材，保证了良好的高温抗冲击能力，发挥了材料性能潜力。另外，本发明的耐高温磨损衬板，具有理想的抗高温磨粒磨损及硬面磨损性能。同时，金属陶瓷层具有的抗氧化性能优秀，金属基陶瓷层在高温下形成钝化膜，保护了基材金属，防止其发生氧化，整体提高了高温性能；金属陶瓷层高温性能稳定；加工性能良好，可以满足不同尺寸和形状要求。此外，本发明的等离子弧熔覆工艺可控性强，成本低，生产质量稳定，制备过程无污染，而且实施方便，便于大规模生产。
具体实施方式
下面将结合实施实例对本发明进一步说明。
实施例1
首先喷砂办法清除热轧钢板1Cr13金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等；根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的末质量百分比为：C 0.1%，Cr 10%，Ni 5%，余量为Al，粒度为180目，采用机械式混粉器混合2小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为0.8mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：180A，工作电压为：18V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：300mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为0.3mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例2
首先喷砂办法清除热轧钢板2Cr13金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮，根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.35%，Cr 15%，Ni 8%，余量为Al，粒度为180目，采用机械式混粉器混合2小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为1mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：180A，工作电压为：18V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：290mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为0.5mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例3
首先喷砂办法清除热轧钢板2Cr13金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮，根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.4%，Cr 25%，Ni 10%，余量为Al，粒度为230目，采用机械式混粉器混合2小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为1.5mm，自然干燥将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：190A，工作电压为：19V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：260mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为1mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例4
首先喷砂办法清除热轧钢板1Cr13金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等；根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.25%，Cr 15%，Ni 7%，余量为Al，粒度为150目，采用机械式混粉器混合1小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为2mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：200A，工作电压为：20V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：250mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为1.5mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例5
首先喷丸办法清除ZG1Cr13金属基材表面的锈蚀、氧化皮等，根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.5%，Cr 20%，Ni 8%，余量为Al，粒度为100目，采用机械式混粉器混合1.5小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为1.5mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：190A，工作电压为：19V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：250~300mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为1mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例6
首先喷丸办法清除ZG2Cr13金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等；根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.65%，Cr 25%，Ni 10%，余量为Al，粒度为320目，采用机械式混粉器混合1小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为1mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：200A，工作电压为：120V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：250mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为0.5mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例7
首先喷砂办法清除钢板1Cr18Ni9Ti金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮，根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.18%，Cr 12%，Ni 6%，余量为Al，粒度为120目，采用机械式混粉器混合2小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为0.9mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：180A，工作电压为：18V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：270mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为0.4mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
实施例8
首先喷砂办法清除钢板316L金属基材表面的锈蚀、油污、氧化皮，根据金属基材的特点和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.22%，Cr 18%，Ni 8%，余量为Al，粒度为300目，采用机械式混粉器混合1.5小时，将混合后的合金粉末与乳白胶混合，然后将混合好的合金粉末均匀涂刷在金属基材表面，预涂层厚度为1.2mm，自然干燥，将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：190A，工作电压为：19V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：260mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，随着等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆合金粉末预涂层得到熔覆层，熔覆层厚度为0.7mm。所制备的耐高温磨损衬板，表面金属陶瓷层光滑、无裂纹。
Claims (4)
1.一种等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，其方法步骤包括：
（1）对金属基材表面进行锈蚀、油污、氧化皮清除预处理；
（2）根据金属基材和工况要求，配制金属基陶瓷颗粒增强型合金粉末，其中各合金粉末成分的质量百分比为：C 0.1- 0.65%，Cr 10-25%，Ni 5-10%，余量为Al，进行混合；
（3）将混合后的合金粉末与乳白胶按重量比为16：1混合搅拌，搅拌混合后的合金粉末具有一定粘度且无结块，然后将混合的合金粉末均匀涂刷在金属基材的表面，预涂层厚度为0.8~2mm，自然干燥；
（4）将带有预涂层的金属基材固定在等离子弧熔覆设备加工机床上，等离子弧对金属基材表面预涂层进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为：180～200A，工作电压为：18～20V，扫描宽度为：4mm，扫描速度为：250~300mm/min，搭接率5%，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量15L/min，电离气体量11L/min，通过等离子弧的移动，在金属基材表面均匀熔覆得到层厚度为0.3～1.5mm的熔覆层。
2.根据权利要求1所述的等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，其特征在于，所述合金粉末的粒度为100 ~320目。
3.根据权利要求1所述的等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，其特征在于，所述的合金粉末采用机械式混粉器混合均匀。
4.根据权利要求1所述的等离子弧熔覆制备耐高温磨损衬板的方法，其特征在于，所述的金属基材是铸钢、冷热轧钢板，要求金属基材耐热工作温度达到800°以上。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5352538A (en) * | 1991-07-15 | 1994-10-04 | Komatsu Ltd. | Surface hardened aluminum part and method of producing same |
| CN101532121A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-16 | 姚庆君 | 一种金属表面电弧喷熔加工工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6240384A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | Mazda Motor Corp | 鉄系部材の表面に耐摩耗層を形成する方法 |
| JPH01132777A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Hitachi Ltd | 耐摩耗性機械部品の製造法 |
| JP2003306780A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-10-31 | Ichiro Kawakatsu | ＡｌまたはＡｌ合金に対する表面硬化処理法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5352538A (en) * | 1991-07-15 | 1994-10-04 | Komatsu Ltd. | Surface hardened aluminum part and method of producing same |
| CN101532121A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-16 | 姚庆君 | 一种金属表面电弧喷熔加工工艺 |
Non-Patent Citations (3)
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| JP昭62-40384A 1987.02.21 |
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