CN104498857A - 一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法 - Google Patents
一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其步骤如下：将喷涂钴铬粘接碳化钨粉末平铺并放于保温箱内进行烘干；用丙酮或酒精将不锈钢喷涂基材表面清洗干净，并放于保温箱内烘干；对不锈钢喷涂基材表面进行喷砂处理以除去表面氧化皮等杂质；将不锈钢喷涂基材固定，采用高焓等离子喷涂设备喷涂钴铬粘接碳化钨粉末材料，获得钴铬粘结碳化钨涂层。本发明的钴铬粘接碳化钨涂层的硬度、孔隙率、耐磨性能、结合强度等有了大幅提高；且其喷涂粉末沉积效率最大可达80%以上，大大的提高喷涂粉末的利用率，降低了生产和使用成本；制备方法工艺可靠，性能稳定，适合在水力机械、冶金、造纸等行业大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法。
背景技术
沙粒磨蚀是影响水力机械使用寿命、水利工程运行安全的重要因素。为解决水力机械表面材料耐沙粒磨蚀性能，人们将研究重点放在探索更高耐磨性能的新材料和新工艺方面。
碳化钨涂层对机械母材具有很好的保护作用，与机械母材、电镀材料等相比，具有更高的硬度，在含沙水环境中能更好的耐沙粒磨蚀，有利于碳化钨涂层在水力机械表面耐磨防护上的应用。等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态后喷涂到工件表面形成涂层的方法。但常规等离子喷涂技术由于电弧粗而短，焰流速度低，焰流不稳定，且最大喷枪功率不超过80kW，制备的碳化钨涂层硬度低，孔隙率大，结合强度差，涂层容易脱落。高焓等离子喷涂技术采用了全新的枪体结构设计，可实现等离子喷枪在高电压、低电流下运行，与常规等离子喷涂技术相比，高焓等离子喷涂技术加大喷枪功率、降低电弧电流，同时加大了气体的电离度，提高喷枪热焓，获得极高的焰流速度，实现超音速等离子喷涂，最大喷涂功率可达100kW，制备的碳化钨涂层性能更加优良。同时高焓等离子喷涂技术的使用效率高，其喷涂粉末沉积效率最大可达80%以上，远大于超音速火焰喷涂技术的沉积效率（30%-50%），大大的提高喷涂粉末的利用率，降低了生产和使用成本。
耐磨性及与基体表面的结合强度等是水力机械表面防护涂层的关键指标。涂层的耐磨性和结合强度与涂层的致密度有较大关系，致密度越高，孔隙率越低，涂层耐磨性能和结合强度越好。而涂层的结合强度与致密度又与喷涂过程中粒子的飞行速度等因素有关，增大粒子的撞击速度有利于提高涂层的致密度和结合强度。因此需寻找适合高焓等离子喷涂技术制备碳化钨涂层的方法，进一步改善涂层致密度，提高等离子喷涂技术制备碳化钨涂层的耐磨性及结合强度等性能。
发明内容
本发明提供了一种大大的提高喷涂粉末的利用率，降低了生产和使用的成本高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法。
本发明采用的技术方案是：
一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其步骤如下：
（1）、将喷涂钴铬粘接碳化钨粉末平铺并放于保温箱内进行烘干，保温温度为100~120℃，烘干时间为1~2小时；
（2）、用丙酮或酒精将不锈钢喷涂基材表面清洗干净，并放于保温箱内35~45℃烘干；
（3）、对不锈钢喷涂基材表面进行喷砂处理以除去表面氧化皮等杂质；
（4）、将不锈钢喷涂基材固定，采用高焓等离子喷涂设备喷涂钴铬粘接碳化钨粉末材料，喷涂工艺参数：喷枪功率为80~100kW，氩气流量为300~410立方英尺/小时，氩气压力为140~170PSI，氮气流量为100~140立方英尺/小时，氮气压力为 140~170PSI，氢气流量为70~110立方英尺/小时，氢气压力为80~120PSI，送分速率为60~100g/min，载气流量为35~50立方英尺/小时，喷涂距离120~170mm，获得钴铬粘结碳化钨涂层。
进一步，所述钴铬粘接碳化钨粉末成分组成按重量百分比为Co8~12%，Cr2~6%，WC82~88%，粉末粒度为10~70μm。
进一步，步骤（3）中喷砂处理采用棕刚玉或白刚玉，粒径为20~40μm，喷砂压力为0.3~0.5MPa，喷砂距离为100~150mm，喷砂角度为75°~85°。
采用本发明所述方法获得的高耐磨、高结合强度钴铬粘接碳化钨涂层厚度为200-250μm，涂层的微观组织结构为:碳化钨均匀分布在粘结剂内。涂层的孔隙率＜1%；涂层的显微硬度＞1150HV0.2；涂层的拉伸强度≥70MPa；在以SiN为对磨球的摩擦磨损失重量≤高强不锈钢失重量的0.01倍。
本发明采用最新的高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘结碳化钨涂层，与常规等离子喷涂技术相比，高焓等离子喷涂技术制备的钴铬粘接碳化钨涂层的硬度、孔隙率、耐磨性能、结合强度等有了大幅提高；且其喷涂粉末沉积效率最大可达80%以上，大大的提高喷涂粉末的利用率，降低了生产和使用成本；制备方法工艺可靠，性能稳定，适合在水力机械、冶金、造纸等行业大规模推广。
附图说明
图1是本发明的制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
参照图1，一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其步骤如下：
（1）、将喷涂钴铬粘接碳化钨粉末平铺并放于保温箱内进行烘干，保温温度为100~120℃，烘干时间为1~2小时；
（2）、用丙酮或酒精将不锈钢喷涂基材表面清洗干净，并放于保温箱内35~45℃烘干；
（3）、对不锈钢喷涂基材表面进行喷砂处理以除去表面氧化皮等杂质；
（4）、将不锈钢喷涂基材固定，采用高焓等离子喷涂设备喷涂钴铬粘接碳化钨粉末材料，喷涂工艺参数：喷枪功率为80~100kW，氩气流量为300~410立方英尺/小时，氩气压力为140~170PSI，氮气流量为100~140立方英尺/小时，氮气压力为 140~170PSI，氢气流量为70~110立方英尺/小时，氢气压力为80~120PSI，送分速率为60~100g/min，载气流量为35~50立方英尺/小时，喷涂距离120~170mm，获得钴铬粘结碳化钨涂层。
所述钴铬粘接碳化钨粉末成分组成按重量百分比为Co8~12%，Cr2~6%，WC82~88%，粉末粒度为10~70μm。
步骤（3）中喷砂处理采用棕刚玉或白刚玉，粒径为20~40μm，喷砂压力为0.3~0.5MPa，喷砂距离为100~150mm，喷砂角度为75°~85°。
采用本发明所述方法获得的高耐磨、高结合强度钴铬粘接碳化钨涂层厚度为200-250μm，涂层的微观组织结构为:碳化钨均匀分布在粘结剂内。涂层的孔隙率＜1%；涂层的显微硬度＞1150HV0.2；涂层的拉伸强度≥70MPa；在以SiN为对磨球的摩擦磨损失重量≤高强不锈钢失重量的0.01倍。
本发明实施例中高焓等离子喷涂设备采用美国创新表面技术公司（Progressivge Surface 公司）进口的100HE高焓等离子喷涂设备系统，由于其不是用来喷碳化钨涂层的，而且喷的结合力很低，一般只有45MPA，通过改进其喷嘴及送粉装置，使喷涂速度加快了。改进后的高焓等离子喷涂设备喷枪功率为80~100kW，氩气流量为300~410立方英尺/小时，氩气压力为140~170PSI，氮气流量为100~140立方英尺/小时，氮气压力为 140~170PSI，氢气流量为70~110立方英尺/小时，氢气压力为80~120PSI，送分速率为60~100g/min，载气流量为35~50立方英尺/小时，喷涂距离120~170mm。
本发明实施例中喷砂处理采用30目白刚玉，喷砂时压缩空气的压力为0.3~0.5MPa，喷砂距离为100~150mm，喷砂角度为75°~85°。
本发明实施例中采用的不锈钢基体为ZG06Cr13Ni4Mo高强不锈钢。
本实施例中采用的钴铬粘接碳化钨粉末为WC-10Co4Cr，成分组成按重量百分比为Co10%，Cr4%，WC86%。
操作步骤如下：
将WC-10Co4Cr粉末平铺，放于保温箱内烘干，保温温度为100℃，烘干时间为2小时，并随炉冷却；
用丙酮和酒精清洗不锈钢表面并放于保温箱内35℃烘干。然后采用上述方式对表面进行喷砂处理。
将不锈钢用夹具固定，采用100HE高焓等离子喷涂设备喷涂WC-10Co4Cr粉末，粉末粒径为15-45μm，喷涂工艺参数：喷枪功率为90kW，氩气流量为330立方英尺/小时，氮气流量为120立方英尺/小时，氢气流量为立方英尺/小时，送分速率为85g/min，喷涂距离为140mm。载气流量为40立方英尺/小时，控制喷涂次数，制备所需厚度碳化钨涂层。
获得的涂层厚度为240μm，涂层的孔隙率为0.53%；涂层的平均显微硬度为1218HV0.2；涂层的拉伸强度75MPa；在以SiN为对磨球的摩擦磨损失重量为ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢失重量的0.008倍。
Claims (3)
1. 一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其步骤如下：
（1）、将喷涂钴铬粘接碳化钨粉末平铺并放于保温箱内进行烘干，保温温度为100~120℃，烘干时间为1~2小时；
（2）、用丙酮或酒精将不锈钢喷涂基材表面清洗干净，并放于保温箱内35~45℃烘干；
（3）、对不锈钢喷涂基材表面进行喷砂处理以除去表面氧化皮等杂质；
（4）、将不锈钢喷涂基材固定，采用高焓等离子喷涂设备喷涂钴铬粘接碳化钨粉末材料，喷涂工艺参数：喷枪功率为80~100kW，氩气流量为300~410立方英尺/小时，氩气压力为140~170PSI，氮气流量为100~140立方英尺/小时，氮气压力为 140~170PSI，氢气流量为70~110立方英尺/小时，氢气压力为80~120PSI，送分速率为60~100g/min，载气流量为35~50立方英尺/小时，喷涂距离120~170mm，获得钴铬粘结碳化钨涂层。
2. 根据权利要求1所述的一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其特征在于：所述钴铬粘接碳化钨粉末成分组成按重量百分比为Co8~12%，Cr2~6%，WC82~88%，粉末粒度为10~70μm。
3. 根据权利要求1或2所述的一种高焓等离子喷涂技术制备钴铬粘接碳化钨涂层的方法，其特征在于：步骤（3）中喷砂处理采用棕刚玉或白刚玉，粒径为20~40μm，喷砂压力为0.3~0.5MPa，喷砂距离为100~150mm，喷砂角度为75°~85°。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104928614A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-09-23 | 柳州市邕达工配厂 | 一种高硬度刀具的加工方法 |
| CN105648296A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-06-08 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种含Re的抗高温碳化钨基金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备工艺 |
| CN106337160A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-01-18 | 大连圣洁热处理科技发展有限公司 | 模具表面超硬化处理工艺 |
| CN108893696A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-27 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN108893695A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-27 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种抗气蚀抗冲蚀的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN113416912A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-21 | 东北大学 | 一种消除热喷涂制备金属涂层枪管粘结及提高涂层性能的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1614071A (zh) * | 2004-09-16 | 2005-05-11 | 仪征市福兴科技发展有限公司 | 高强度耐腐蚀辊件生产工艺 |
| CN101008324A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-08-01 | 陕西鼓风机（集团）有限公司 | 一种透平机械转子叶片的表面复合涂层及其制备方法 |
| CN101691647A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-04-07 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种具有高性能的热喷涂涂层 |
| CN101787509A (zh) * | 2010-01-12 | 2010-07-28 | 上海中曼金刚石钻头有限公司 | 一种纳米喷涂补偿胎体式pdc钻头的生产方法 |
-
2014
- 2014-05-04 CN CN201410185468.2A patent/CN104498857A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1614071A (zh) * | 2004-09-16 | 2005-05-11 | 仪征市福兴科技发展有限公司 | 高强度耐腐蚀辊件生产工艺 |
| CN101008324A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-08-01 | 陕西鼓风机（集团）有限公司 | 一种透平机械转子叶片的表面复合涂层及其制备方法 |
| CN101691647A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-04-07 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种具有高性能的热喷涂涂层 |
| CN101787509A (zh) * | 2010-01-12 | 2010-07-28 | 上海中曼金刚石钻头有限公司 | 一种纳米喷涂补偿胎体式pdc钻头的生产方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高荣发，金述珍: ""Lp-100型高能等离子喷涂设备的研制"", 《材料保护》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104928614A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-09-23 | 柳州市邕达工配厂 | 一种高硬度刀具的加工方法 |
| CN105648296A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-06-08 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种含Re的抗高温碳化钨基金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备工艺 |
| CN105648296B (zh) * | 2016-03-23 | 2018-06-19 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种含Re的抗高温碳化钨基金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备工艺 |
| CN106337160A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-01-18 | 大连圣洁热处理科技发展有限公司 | 模具表面超硬化处理工艺 |
| CN108893696A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-27 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN108893695A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-27 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种抗气蚀抗冲蚀的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN108893695B (zh) * | 2018-06-27 | 2020-10-16 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种抗气蚀抗冲蚀的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN108893696B (zh) * | 2018-06-27 | 2020-10-20 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法 |
| CN113416912A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-21 | 东北大学 | 一种消除热喷涂制备金属涂层枪管粘结及提高涂层性能的方法 |
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