CN104862640B

CN104862640B - 一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法

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Publication number: CN104862640B
Application number: CN201510286097.1A
Authority: CN
Inventors: 张军
Original assignee: Prosperous Luxuriant Nat's Composite Solid Lubricant Engineering Co Ltd Difficult To Understand In Shandong
Current assignee: Prosperous Luxuriant Nat's Composite Solid Lubricant Engineering Co Ltd Difficult To Understand In Shandong
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: CN104862640A

Abstract

本发明涉及一种耐磨涂层的制备方法，具体为一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法。它采用铜包覆型镍基合金粉末，运用冷喷涂工艺通过控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680m/s、高压气体加热为400℃～700℃、喷射距离为15mm～20mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层。所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳0.2％～1.5％、钨2％～5％、铬12％～25％、硼2％～3.5％、硅2％～4％、锰1％～3％、铁5％～12％、稀土氧化物0.1％～1.5％，铜15％～25％，其余量为镍。该粉末粒度0.05μm～2μm；颗粒表面为纯铜，内部为镍基合金。本发明所述涂层提高了渣浆泵过流件的抗冲蚀和抗磨损性能，延长了使用寿命。

Description

一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨涂层的制备方法，具体涉及一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法。

背景技术

渣浆泵主要用于输送以水为载体与固体颗粒混合而成的一类高密度固液混合物，广泛运用于煤炭、矿山、电力、石油、化工、冶金、城市排污等行业。渣浆泵过流件包括叶轮、护板与泵壳等，它们在工作过程中不但经受强烈的冲刷磨损，而且当有较强酸碱介质存在时，一方面对过流件形成腐蚀性损伤，另一方面诱发腐蚀磨损联合作用，大大缩短了渣浆泵的使用寿命。实际应用中大多数渣浆泵零件寿命只有几个月，甚至几个星期，因停机修理与更换零件的费用，加大了设备投资，降低生产效率，进而影响生产发展。

目前国内外渣浆泵过流部件所用耐磨材料主要还是低合金白口铸铁、奥贝球铁、高铬铸铁和镍硬铸铁。由于后护板、前护板及副叶轮的材料均为高铬白口铸铁，焊接性能很差，如对磨损部位进行堆焊，很可能会导致各个部件产生裂纹，影响泵的使用寿命并带来不安全因素。而热喷涂(焊)技术，只能制备较薄的耐磨耐蚀涂层，而且高铬白口铸铁也不易焊接的问题，因此也不适合渣浆泵的制备。

冷喷涂又称冷气动力喷涂是一种新的喷涂技术，目前为止仍处于初级研究阶段，冷喷涂主要由高压气体缩放管、送料器、喷枪等组成，其工作原理是利用高压气体低温加热，携带粉末颗粒，通过缩放管产生超音速气流，通过加大的塑性流动变形而沉积于基体表面上形成涂层。

发明内容

本发明目的是克服现有渣浆泵过流部件利用补焊、堆焊及热喷涂方法制备的金属材料产生裂纹的问题，提供一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法，获得渣浆泵叶轮、护板与泵壳等过流件抗表面的抗冲蚀和抗磨损涂层，延长渣浆泵的使用寿命。

本发明的技术方案如下：一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法，其特征是：采用铜包覆型镍基合金粉末，运用冷喷涂工艺通过控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680m/s、高压气体加热为400℃～700℃、喷射距离为15mm～20mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层。

所述的制备方法的具体步骤如下：

1)喷砂：将基材表面进行喷砂处理，除去表面氧化物，同时获得合适的粗糙度；喷砂的砂料选用尖角的碳化硅磨料，磨料的尺寸为75μm-125μm；

2)预热气体与泵体：利用冷喷涂的高压气体均匀预热气体与泵体，当泵体温度预热至100-200℃，开始进行冷喷涂；

3)冷喷涂：沉积铜包覆型镍基合金粉末，控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680m/s、高压气体加热为400℃～700℃、喷射距离为15mm～20mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层；

4)喷涂结束用压缩气体冷却泵体部件，使其缓慢冷却至室温；冷却后不进行表面加工；其表面硬度为1200Hv～1500Hv。

所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳0.2％～1.5％、钨2％～5％、铬12％～25％、硼2％～3.5％、硅2％～4％、锰1％～3％、铁5％～12％、稀土氧化物0.1％～1.5％，铜15％～25％，其余量为镍。

所述的铜包覆型镍基合金粉末粒度0.05μm～2μm；其颗粒表面为纯铜，内部为镍基合金。

本发明的有益效果是：该方法改善了渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层现有技术的不足，通过铜包覆镍基粉末的形式，将镍基合金以冷喷涂的方式沉积于基材表面。本发明所述涂层提高了渣浆泵过流件的抗冲蚀和抗磨损性能，延长了使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法的具体步骤如下：

1)喷砂：将基材表面进行喷砂处理，除去表面氧化物，同时获得合适的粗糙度；喷砂的砂料选用尖角的碳化硅磨料，磨料的尺寸为75μm-125μm；磨料的尺寸过大，由于对基材表面冲击的力度会很大，导致在基材表面产生微裂纹；而磨料尺寸过小，基材表面得不到合适的粗糙度。这两种情况都会导致涂层与基材结合力变差。

2)预热气体与泵体：利用冷喷涂的高压气体均匀预热气体与泵体，预热目的是提高粉末颗粒速度与热传导泵体内部，当气体温度提高促使镍基合金粉末颗粒得到一定温度，有助于撞击基体易形成塑性流动变形；当泵体温度预热至100-200℃，开始进行冷喷涂；预热可有效降低涂层内引力，从而防止涂层内部微裂纹的产生。

3)冷喷涂：沉积铜包覆型镍基合金粉末，控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680m/s、高压气体加热为400℃～700℃、喷射距离为15mm～20mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层。

所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳0.2％～1.5％、钨2％～5％、铬12％～25％、硼2％～3.5％、硅2％～4％、锰1％～3％、铁5％～12％、稀土氧化物0.1％～1.5％，铜15％～25％，其余量为镍。所述的铜包覆型镍基合金粉末粒度0.05μm～2μm；其颗粒表面为纯铜，内部为镍基合金。

所述的铜包覆型镍基合金粉末的制备工艺属于公知技术。采用的是化学法电镀法。上述的制备方法均属于公知技术，这里就不做描述。

4)喷涂结束用压缩气体冷却泵体部件，使其缓慢冷却至室温；冷却后不进行表面加工；其表面硬度为1200Hv～1500Hv。室温一般指25℃左右。

过流件主要包括前后护板、涡壳、副叶轮等部件。

实施例2

1)喷砂：将基材表面进行喷砂处理，除去表面氧化物，同时获得合适的粗糙度。喷砂的砂料选用尖角的碳化硅磨料，磨料的尺寸为75μm～125μm。

2)预热气体与泵体：利用冷喷涂的高压气体均匀预热气体与泵体，预热目的是提高粉末颗粒速度与热传导泵体内部，当气体温度提高促使镍基合金粉末颗粒得到一定温度，有助于撞击基体易形成塑性流动变形；当泵体温度预热至150℃，开始进行冷喷涂。

3)冷喷涂：沉积铜包覆型镍基合金粉末，控制缩放管超音速气流速度650m/s、高压气体加热580℃、喷射距离20mm、喷涂沉积于基体表面涂层厚度为0.2mm。

步骤3所述的铜包覆型镍基合金粉末化学成分(质量百分比)为：碳(C)0.8％，钨(W)3％，铬(Cr)18％，硼(B)2.5％，硅(Si)2％，锰(Mn)1％，铁(Fe)8％，稀土氧化物(ReOx)0.5％，铜(Cu)18％，其余量为镍Ni。粉末粒度为0.05μm～1μm。

4)喷涂结束用压缩气体冷却泵体部件，使其缓慢冷却至室温。冷却后不进行表面加工。其表面硬度为1450Hv。(本实施例为最佳实施例)该方法制备的涂层具有抗冲蚀、高耐磨、高硬度等特点。

实施例3

与实施例2基本相同，不同之处是：步骤2)预热气体与泵体中，当泵体温度预热至100℃，开始进行冷喷涂。

步骤3)冷喷涂中控制缩放管超音速气流速度为600m/s、高压气体加热为400℃、喷射距离为15mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm涂层；所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳0.2％、钨2％、铬12％、硼2％、硅3％、锰2％、铁5％、稀土氧化物0.1％，铜15％，其余量为镍。所述的铜包覆型镍基合金粉末粒度1μm～2μm。

步骤4)最后涂层的表面硬度为1200Hv。

实施例4

与实施例2基本相同，不同之处是：步骤2)预热气体与泵体中，当泵体温度预热至200℃，开始进行冷喷涂。

步骤3)冷喷涂中控制缩放管超音速气流速度为680m/s、高压气体加热为700℃、喷射距离为18mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为2mm涂层；所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳1.5％、钨5％、铬25％、硼3.5％、硅4％、锰3％、铁12％、稀土氧化物1.5％，铜25％，其余量为镍。所述的铜包覆型镍基合金粉末粒度1μm～2μm。

步骤4)最后涂层的表面硬度为1500Hv。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何参数、等同替换、改进等，均应包含本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种渣浆泵过流件抗冲蚀耐磨涂层的制备方法，其特征是：采用铜包覆型镍基合金粉末，运用冷喷涂工艺通过控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680 m/s、高压气体加热为400 ℃～700 ℃、喷射距离为15mm～20 mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层；

所述的制备方法的具体步骤如下：

1）喷砂：将基材表面进行喷砂处理，除去表面氧化物，同时获得合适的粗糙度；喷砂的砂料选用尖角的碳化硅磨料，磨料的尺寸为75μm-125μm；

2）预热气体与泵体：利用冷喷涂的高压气体均匀预热气体与泵体，当泵体温度预热至100-200℃，开始进行冷喷涂；

3）冷喷涂：沉积铜包覆型镍基合金粉末，控制缩放管超音速气流速度为600m/s～680m/s、高压气体加热为400 ℃～700 ℃、喷射距离为15mm～20 mm，使喷涂沉积于基体表面，形成厚度为0.05mm～2mm涂层；

4）喷涂结束用压缩气体冷却泵体部件，使其缓慢冷却至室温；冷却后不进行表面加工；其表面硬度为1200Hv～1500Hv；

所述的铜包覆型镍基合金粉末是由以下质量百分比化学成分组成：碳0.2%～1.5%、钨2%～5%、铬12%～25%、硼2%～3.5%、硅2%～4%、锰1%～3%、铁5%～12%、稀土氧化物0.1%～1.5%，铜15%～25%，其余量为镍；