CN108546900B - 一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,首先将钴粉、铬粉、碳化钨粉、粘结剂与水混合,制备成料浆后喷雾干燥,再将所得粉末与镍粉球磨、真空烧成后破碎筛分得到涂层粉末;最后采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀的喷涂在螺旋轴表面。本发明的涂层配方加入了抗腐蚀的镍成分,大大增强了涂层的抗腐蚀性能;涂层粉末的制备工艺简单,制备得到的涂层粉末成分均匀、流动性好,能满足热喷涂的需求。同时采用超音速喷涂技术,形成了少空隙、低氧化、高粘合力的高质量涂层,大大增加了螺旋轴叶片的防磨、抗腐蚀能力。保障了螺旋轴在腐蚀性介质以及高阻力的多重复杂工矿下正常工作。
Description
技术领域
本发明属于材料表面强化技术领域,具体的涉及一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法。
背景技术
压榨螺旋轴是造纸领域中洗浆必不可少的配件之一,通过从进料口向出料口方向随螺旋轴内径增大而螺距减小,螺旋槽容积逐渐减小,从而使浆料受到压榨。在此工作过程中螺旋轴的工作表面会受到磨损,如果不进行表面处理,会使工作寿命缩短,影响产量。现有技术通常采用电弧喷涂法在螺旋轴表面镀铬或碳化钨。镀铬环境污染严重,而电弧喷涂的材料耐磨效果不理想;同时,由于此工作环境下存在腐蚀性的亚硫酸钙,碳化钨涂层耐腐蚀性差,使用寿命短。现有的螺旋轴使用寿命仅6000h,其洛氏硬度为72HRC。
发明内容
为了解决上述已有技术的不足,本发明的目的是:提供耐腐蚀、硬度高、涂层结合紧密的耐磨螺旋轴涂层。
本发明通过以下技术方案来实现:一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,包括以下步骤:
1)、将钴粉、铬粉和碳化钨粉末按照比例混合得到混合粉末,加入粘结剂与水后搅拌得到固含量为60%-75%的料浆;
所述混合粉末按照重量份数计包括:钴粉4-15份,铬粉1-10份,碳化钨粉70-90份;
所述粘接剂为聚乙二醇、环氧树脂、聚丙烯酸脂中的一种或多种;其加入质量分数为混合粉末的1%-10%;
2)、将所得料浆喷雾干燥后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将所得钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机,球磨1-20分钟后加入真空炉烧成;
所述镍粉粒径为10微米-50微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的5-15%;
4)、烧成后经破碎筛分得到涂层粉末;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面。
进一步的,其特征在于,所述步骤1中碳化钨粉末微观形貌为球形;其粒径为10微米-50微米。
进一步的,所述步骤1中钴粉与铬粉的粒径为10-50微米。
进一步的,所述步骤3中真空烧结温度为1000℃-1100℃;烧结时间为1-10h。
进一步的,所述涂层粉末粒径为10微米-50微米。
进一步的,所述步骤5中超音速喷涂工艺参数为:氧气流量36-42m3/h;航空煤油流量18-23L/h;送粉气压0.45-0.6MPa。
进一步的,所述超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为360mm-380mm。
进一步的,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
本发明的涂层配方加入了抗腐蚀的镍成分,大大增强了涂层的抗腐蚀性能;涂层粉末的制备工艺简单,可连续生产,且制备的涂层粉末成分均匀、流动性好,能满足热喷涂的需求。本发明的喷涂工艺采用超音速喷涂技术,利用电弧或者火焰流将熔化状态下的粉末以高速喷向螺旋轴表面,形成了少空隙、低氧化、高粘合力的高质量涂层,由于控制了喷涂过程中基体温度,工件不会发生变形,大大增加了螺旋轴叶片的防磨、抗腐蚀能力。保障了螺旋轴在腐蚀性介质以及高阻力的多重复杂工矿下正常工作。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,包括以下步骤:
1)、将15份钴粉、4份铬粉和81份碳化钨粉末混合,加入环氧树脂AB胶、聚乙二醇与水后搅拌得到固含量为60%的料浆;
其中,钴粉的平均粒径d50为10微米,铬粉的平均粒径d50为10微米,碳化钨粉的平均粒径d50为10微米;环氧树脂AB胶与聚乙二醇的加入总量为混合后粉末的5%。
2)、将所得料浆喷雾干燥后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将所得钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机进行干磨,球磨5分钟后加入真空炉烧成;
其中,镍粉的平均粒径d50为10微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的10.5%;
真空烧结温度为1100℃;烧结时间为5h;
4)、烧成后筛分;筛分后加入气流破碎机进行进一步破碎,破碎后再筛分得到涂层粉末;得到涂层粉末的平均粒径d50为20微米;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面,在喷涂前,将螺旋轴在200摄氏度下加热2h。
超音速喷涂工艺参数为:氧气流量38m3/h;航空煤油流量20L/h;送粉气压0.5MPa;超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为400mm,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
与传统的造纸螺旋轴相比,本实施例中的耐磨螺旋轴比传统的无涂层螺旋轴使用时间延长了30000h;洛氏硬度提高到了80HRC。
实施例2
一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,包括以下步骤:
1)、将5份钴粉、8份铬粉和87份碳化钨粉末混合,加入聚丙烯酸脂胶与水后搅拌得到固含量为70%的料浆;
其中,钴粉的平均粒径d50为45微米,铬粉的平均粒径d50为50微米,碳化钨粉的平均粒径d50为50微米,其微观形貌为球形;聚丙烯脂胶加入质量分数为混合粉末的5%;
2)、将所得料浆喷雾干燥、过筛后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将所得钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机进行干磨,球磨15分钟后加入真空炉烧成;
其中,镍粉的平均粒径d50为50微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的5.25%;
真空烧结温度为1000℃;烧结时间为10h;
4)、烧成后筛分;筛分后加入气流破碎机进行进一步破碎,破碎后再筛分得到涂层粉末;得到涂层粉末的平均粒径d50为45微米;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面。
超音速喷涂工艺参数为:氧气流量42m3/h;航空煤油流量23L/h;送粉气压0.6MPa;超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为380mm,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
与传统的造纸螺旋轴相比,本实施例中的耐磨螺旋轴比传统的无涂层螺旋轴使用时间延长了28000h;洛氏硬度提高到了78HRC。
实施例3
一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,包括以下步骤:
1)、将10份钴粉、4份铬粉和86份碳化钨粉末混合,加入环氧树脂AB胶与水后搅拌得到固含量为70%的料浆;
其中,钴粉的平均粒径d50为25微米,铬粉的平均粒径d50为30微米,碳化钨粉的平均粒径d50为50微米,其微观形貌为不规则形;环氧树脂AB胶的加入量为混合后粉末的10%。
2)、将所得料浆喷雾干燥、过筛后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将所得钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机进行干磨,球磨2分钟后加入真空炉烧成;
其中,镍粉的平均粒径d50为30微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的5.25%;
真空烧结温度为1050℃;烧结时间为10h;
4)、烧成后筛分;筛分后加入气流破碎机进行进一步破碎,破碎后再筛分得到涂层粉末;得到涂层粉末的平均粒径d50为30微米;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面。
超音速喷涂工艺参数为:氧气流量38m3/h;航空煤油流量18L/h;送粉气压0.45MPa;超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为360mm,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
与传统的造纸螺旋轴相比,本实施例中的耐磨螺旋轴比传统的无涂层螺旋轴使用时间延长了30000h;洛氏硬度提高到了76HRC。
实施例4
一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,包括以下步骤:
1)、将10份钴粉、4份铬粉和86份碳化钨粉末混合,加入环氧树脂AB胶与水后搅拌得到固含量为70%的料浆;
其中,钴粉的平均粒径d50为50微米,铬粉的平均粒径d50为50微米,碳化钨粉的平均粒径d50为50微米;环氧树脂AB胶的加入量为混合后粉末的2%。
2)、将所得料浆喷雾干燥、过筛后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将所得钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机进行干磨,球磨10分钟后加入真空炉烧成;
其中,镍粉的平均粒径d50为50微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的5.25%;
真空烧结温度为1050℃;烧结时间为10h;
4)、烧成后筛分;筛分后加入气流破碎机进行进一步破碎,破碎后再筛分得到涂层粉末;得到涂层粉末的平均粒径d50为45微米;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面。
超音速喷涂工艺参数为:氧气流量42m3/h;航空煤油流量23L/h;送粉气压0.6MPa;超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为380mm,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
与传统的造纸螺旋轴相比,本实施例中的耐磨螺旋轴使用时间延长了32000h;洛氏硬度提高到了79HRC。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所做作的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、将钴粉、铬粉和碳化钨粉末按照比例混合得到混合粉末,加入粘结剂与水后搅拌得到固含量为60%-75%的料浆;
所述混合粉末按照重量份数计包括:钴粉4-15份,铬粉1-10份,碳化钨粉70-90份;
所述粘结 剂为聚乙二醇、环氧树脂、聚丙烯酸脂中的一种或多种;其加入质量分数为混合粉末的1%-10%;
2)、将所得料浆喷雾干燥后得到钴铬碳化钨复合粉末;
3)、将钴铬碳化钨复合粉末与镍粉按照比例加入球磨机,球磨1-20分钟后加入真空炉烧成,真空烧结温度为1000℃-1100℃;烧结时间为1-10h;
所述镍粉粒径为10微米-50微米,加入质量分数为钴铬碳化钨复合粉末的5-15%;
4)、烧成后经破碎筛分得到涂层粉末;
5)、采用超音速火焰喷涂工艺将涂层粉末均匀地喷涂在螺旋轴表面。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤1中碳化钨粉末微观形貌为球形;其粒径为10微米-50微米。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤1中钴粉与铬粉的粒径均为10-50微米。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,所述涂层粉末粒径为10微米-50微米。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤5中超音速喷涂工艺参数为:氧气流量36-42m3/h;航空煤油流量18-23L/h;送粉气压0.45-0.6MPa。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,所述超音速火焰喷涂设备的喷枪与工件之间距离为360mm-380mm。
7.根据权利要求5或6所述的一种耐磨螺旋轴涂层的制备方法,其特征在于,在喷涂过程中,喷涂工件温度≤120℃。
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