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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