CN103088282A - 不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，具体步骤如下：第一步，表面喷砂处理，清除油污和杂质；第二步，对工件进行预热，且控制基材温度不超过100℃；第三步，表面磨光：将基体表面打磨，去除高温氧化层；第四步，喷涂：采用超音速火焰喷涂工艺在不锈钢表面基体上制备纳米硬质合金涂层；第五步，自然冷却处理，避免涂层变形；第六步，在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，形成聚氨酯涂层，固化5-7天。本发明的复合涂层具有较高的结合强度和显微硬度，组织均匀、致密，面光洁度高，不仅可用于一般磨损面，还可用于精密零部件配合部位的耐磨蚀处理。

Description

不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法

技术领域

本发明属于金属表面喷涂技术领域，涉及金属抗磨蚀表面的强化处理，特别是一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法。

背景技术

不锈钢是20世纪初材料领域最伟大的发明之一。由于不锈钢所特有的不锈性、耐蚀性、耐热性、低温性、加工制造性、寿命长、可回收等优点，而被广泛应用于工业、农业、国防和人们日常生活的各个领域，被认为是很有发展潜力的金属材料

不锈钢工作环境一般比较恶劣，材料表面在运行有段时间后，会存在一定的磨损，从而影响设备运行的稳定性和安全性，选择合理的表面处理技术提高不锈钢表面的强度、硬度和耐磨等性能是表面技术工作者亟待解决的问题。

发明内容               

本发明的目的是提供一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，使用超音速火焰喷涂技术对不锈钢表面进行热喷涂，从而提高不锈钢的表面硬度、耐磨性和耐蚀性，达到延长寿命、降低成本的目的。

本发明采用以下技术方案：               

一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，具体步骤如下：

第一步，表面喷砂处理，清除油污和杂质；

第二步，对工件进行预热，且控制基材温度不超过100℃；

第三步，表面磨光：将基体表面打磨，去除高温氧化层；

第四步，喷涂：采用超音速火焰喷涂工艺在不锈钢表面基体上制备纳米硬质合金涂层；

第五步，自然冷却处理，避免涂层变形；

第六步，在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，形成聚氨酯涂层，固化5-7天。

作为优选，所述纳米硬质合金涂层为纳米WC-8Co硬质合金涂层。

作为优选，所述第四步中，WC-8Co粉末为纳米级，超音速火焰喷涂设备的煤油流量为15~30L/h，氧气流量为30~60 m³/h，喷涂距离150~300mm，送粉速度为30~80g/min。

作为优选，所述聚氨酯涂层厚度为2-3mm。

作为优选，超音速火焰喷涂设备的煤油流量为 25L/h，氧气流量为47 m³/h，喷涂距离260mm，送粉率75g/min，硬质合金涂层厚度为0.8mm。

本发明的有益效果为：        

本发明的复合涂层具有较高的结合强度和显微硬度，组织均匀、致密，面光洁度高，不仅可用于一般磨损面，还可用于精密零部件配合部位的耐磨蚀处理。本发明方法工艺灵活，成本低，功效高，既可用于金属材料的抗磨保护，也可用于失效工件的再生修复，经济效益好。采用本发明技术处理后，工件表面不会产生热变形，即可对已磨损件修复，也可在新工件表面大面积熔覆硬面涂层，提高工件的硬度和耐磨性。

本发明的不锈钢表面的修复方法采用超音速火焰喷涂硬质合金+喷涂有机材料形成复合涂层材料，工艺灵活，成本低，功效高。涂层与金属结合强度可达100MP，同时超音速火焰喷涂因其较高的喷射速度及较低的火焰温度保证了粉末在喷涂中更少的氧化和失碳，从而使涂层有更高的硬度和更好的耐磨损性。

本发明的热喷涂涂层具有优异的抗磨蚀性性能。WC-Co系硬质合金热喷涂层，有优越的耐磨性，涂层与金属表面的结合强度可达100MPa，表面硬度大于1100HV，表面抗磨能力和抗空蚀能力得到显著提高。与其他涂层制备技术相比，涂层厚度容易控制。

具体实施方式：

以下用实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：

利用超音速火焰喷涂技术在不锈钢基体上喷涂纳米结构WC-8Co硬质合金涂层。工艺过程如下：   

第一步，表面喷砂处理：清除油污和杂质；

第二步，预热：对工件进行预热，且控制基材温度不超过100℃，最大限度减少因工件热膨胀造成的涂层应力，避免涂层裂开，以提高涂层与基体的结合强度。

第三步，表面磨光：确保喷层粉末和基体之间的结合强度较好，让两者互相融合，一定要在预热之后，将基体表面打磨，去除高温氧化层；

第四步，喷涂：采用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺在不锈钢表面基体上制备纳米WC-8Co硬质合金涂层；WC-8Co粉末为纳米级 ，超音速火焰喷涂设备的煤油流量为15~30L/h，氧气流量为30~60 m³/h，喷涂距离150~300mm，送粉速度为30~80g/min；设计涂层厚度为0.7mm，涂层与基体结合强度可达100MP以上。

第五步，自然冷却处理，避免涂层变形；

第六步，在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，固化5-7天，即可。聚氨酯喷涂表面光洁度可达▽7,喷涂厚度为2-3㎜。

WC涂层与基体结合强度可达100MP以上，显微硬度可达1470HV，聚氨酯涂层与WC之间的结合强度最大可达20MPa，邵氏硬度为95HA，复合涂层表面光洁度可达▽7。

 

实施例2：

工艺步骤如下：

第一步，首先对不锈钢表面进行表面处理：清除油污和杂质；

第二步，对工件进行预热，控制基材温度不超过100℃；

第三步，预热之后，将基体表面打磨处理，去除高温氧化层；

第四步，采用超音速火焰喷涂工艺在不锈钢表面基体上制备纳米WC-8Co硬质合金涂层。煤油流量为25L/h，氧气流量为47 m³/h，喷涂距离250mm，送粉率65g/min，设计涂层厚度为0.8mm；

第五步，最后采用自然冷却方式，避免涂层变形；

第六步，在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，固化5-7天，即可。聚氨酯喷涂表面光洁度可达▽7,喷涂厚度为1-2㎜。

WC涂层与基体结合强度可达110MP以上，显微硬度最大可达1520HV，聚氨酯涂层与WC之间的结合强度可达24MPa，邵氏硬度为95HA，复合涂层表面光洁度可达▽7。

实施例3：

工艺步骤如下：

第一步，在不锈钢表面进行表面处理：清除油污和杂质。在必要的情况下，应该进行喷砂处理，尽量将新基材充分露出；

第二步，然后对工件进行预热，控制基材温度不超过100                                               

；

第三步，预热之后，将基体表面打磨处理，去除高温氧化层；

第四步，采用超音速火焰喷涂工艺在不锈钢表面基体上制备WC-8Co硬质合金涂层。煤油流量为 20L/h，氧气流量为54 m³/h，喷涂距离290mm，送粉率80 g/min。喷涂后涂层厚度为0.6mm，涂层力学性能优异，显微硬度最高可达Hv1570；

第五步，最后采用空冷自然冷却方式，避免涂层变形；

第六步，然后在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，固化5-7天，即可。聚氨酯喷涂表面光洁度可达▽7,喷涂厚度为2-3㎜。

WC涂层与基基体结强度可达120MP以上，显微硬度最大可达1570HV，聚氨酯涂层与WC之间的结合强度最大可达29MPa，邵氏硬度为95HA，复合涂层表面光洁度可达▽7。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，其特征在于：具体步骤如下：

第一步，表面喷砂处理，清除油污和杂质；

第二步，对工件进行预热，且控制基材温度不超过100℃；

第三步，表面磨光：将基体表面打磨，去除高温氧化层；

第四步，喷涂：采用超音速火焰喷涂工艺在不锈钢表面基体上制备纳米硬质合金涂层；

第五步，自然冷却处理，避免涂层变形；

第六步，在WC涂层上刷粘接剂，停留7-8小时，再喷涂硬度为95HA的聚氨酯弹性体材料，形成聚氨酯涂层，固化5-7天。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，其特征在于：所述纳米硬质合金涂层为纳米WC-8Co硬质合金涂层。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，其特征在于：所述第四步中，WC-8Co粉末为纳米级，超音速火焰喷涂设备的煤油流量为15~30L/h，氧气流量为30~60 m³/h，喷涂距离150~300mm，送粉速度为30~80g/min。

4.根据权利要求2或3所述的一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，其特征在于：所述聚氨酯涂层厚度为2-3mm。

5.根据权利要求2所述的一种不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法，其特征在于：超音速火焰喷涂设备的煤油流量为 25L/h，氧气流量为47 m³/h，喷涂距离260mm，送粉率75g/min，硬质合金涂层厚度为0.8mm。