CN109182948A - 一种超音速火焰喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料表面处理技术领域，尤其是一种超音速火焰喷涂工艺，包括以下步骤：(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；(2)表面粗化处理，对工件表面喷砂；(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂1～3层涂膜；(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；(6)抛光或磨削加工。本发明改良现有超音速火焰喷涂的工艺，使用不同于市面上的WC‑Cr3C2‑NiCr粉末进行超音速火焰喷涂，可得到防护性能与镀铬层相似的涂层，减少环境污染。

Description

一种超音速火焰喷涂工艺
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，尤其是一种超音速火焰喷涂工艺。
背景技术
镀铬工艺作广泛地应用工业中，镀铬层具有良好的化学稳定性，在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用，但是镀铬工艺的缺点明显，其中贵金属用量大，用水量大，加工成本高，对环境污染尤为严重，逐渐受到环境和安全的压力。超音速火焰喷涂由于其良好的耐磨性能和环保特性，成为镀铬最有效的替代技术之一。公告号CN103757581B的授权专利“中高温炉辊表面超音速火焰喷涂方法”公开了能一种制备高硬度且孔隙率低涂层的喷涂方法，但是该方法喷涂层数多，燃料、氧气和粉末用量大，喷涂温度高，成本远高于镀铬，一般工业生产还是会选择镀铬工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于工业生产且成本较低的超音速火焰喷涂工艺，取代对部分机件的镀铬工艺，减少对环境的污染。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一种超音速火焰喷涂方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；
(2)表面粗化，对工件表面喷砂或拉毛；
(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；
(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂，形成0.15mm-0.30mm的涂层；
选用的喷涂材料：WC-Cr3C2-NiCr粉末，粒度为15～45μm，粉末成分质量配比为WC：35％，Cr3C2：32％，NiCr：32％，余量：Fe；
喷涂设备工作参数设定：氧气消耗量36～40m3/h，氧气压力15kg/h；航空煤油消耗量18～21L/h，航空煤油压力10kg/h；送粉速度45～55g/min；
(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；
(6)抛光或磨削加工。
进一步的，实施所述步骤(1)前，工件表面存在疲劳层或局部严重拉伤的沟痕，对工件表面进行凹切处理。
进一步的，所述工件与喷枪的距离为370～380mm。
进一步的，所述WC-Cr3C2-NiCr粉末的性能要求如下：流动性：小于25s/50g，送装密度：2.8±1g/cm3，振实密度：3.4±1g/cm3。
进一步的，在喷涂过程中，喷涂工件温度≤120℃。
本发明的有益效果是：改良现有超音速火焰喷涂的工艺，使用不同于市面上的WC-Cr3C2-NiCr粉末进行超音速火焰喷涂，可得到防护性能与镀铬层相似的涂层，减少环境污染。
附图说明
图1：本发明超音速火焰喷涂流程步骤示意图。
图2：本发明实施例一得到的涂层晶像效果图。
图3：本发明实施例二得到的涂层晶像效果图。
图4：本发明实施例三得到的涂层晶像效果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合附图和实施例，对本发明作进一步的描述。
实施例一
一种超音速火焰喷涂方法，如图1所示，按以下步骤进行：
(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；
(2)表面粗化，对工件表面喷砂或拉毛；
(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；
(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂；
选用的喷涂材料：WC-Cr3C2-NiCr粉末，粒度为10～45μm，粉末成分质量配比为WC：35％，Cr3C2：32％，NiCr：32％，余量：Fe；
喷涂设备工作参数设定：氧气消耗量40m3/h，氧气压力15kg/h；航空煤油消耗量21L/h，航空煤油压力10kg/h；送粉速度50g/min；
(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；
(6)抛光或磨削加工。
进一步的，实施所述步骤(1)前，工件表面存在疲劳层或局部严重拉伤的沟痕，对工件表面进行凹切处理。进一步的，所述工件与喷枪的距离为380mm。
进一步的，所述WC-Cr3C2-NiCr粉末的性能要求如下：流动性：小于25s/50g，送装密度：2.84g/cm3，振实密度：3.47g/cm3，平均粒径D50为33.3μm。
进一步的，在喷涂过程中，喷涂工件温度为120℃。
如图1所示为实施例一制得的WC-Cr3C2-NiCr涂层，经检测，其厚度为0.29871mm，结合强度81MPa，孔隙率0.81％，表面硬度930.6HV。
实施例二
一种超音速火焰喷涂方法，如图1所示，按以下步骤进行：
(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；
(2)表面粗化，对工件表面喷砂或拉毛；
(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；
(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂；
选用的喷涂材料：WC-Cr3C2-NiCr粉末，粒度为10～45μm，粉末成分质量配比为WC：35％，Cr3C2：32％，NiCr：32％，余量：Fe；
喷涂设备工作参数设定：氧气消耗量38m3/h，氧气压力15kg/h；航空煤油消耗量20L/h，航空煤油压力10kg/h；送粉速度50g/min；
(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；
(6)抛光或磨削加工。
进一步的，实施所述步骤(1)前，工件表面存在疲劳层或局部严重拉伤的沟痕，对工件表面进行凹切处理。
进一步的，所述工件与喷枪的距离为375mm。
进一步的，所述WC-Cr3C2-NiCr粉末的性能要求如下：流动性：小于25s/50g，送装密度：2.84g/cm3，振实密度：3.47g/cm3，平均粒径D50为33.3μm。
进一步的，在喷涂过程中，喷涂工件温度为120℃。
如图2所示为实施例二制得的WC-Cr3C2-NiCr涂层，经检测，其厚度为0.28514mm，结合强度78MPa，孔隙率0.89％，表面硬度899.4HV。
实施例三
一种超音速火焰喷涂方法，如图1所示，按以下步骤进行：
(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；
(2)表面粗化，对工件表面喷砂或拉毛；
(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；
(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂；
选用的喷涂材料：WC-Cr3C2-NiCr粉末，粒度为10～45μm，粉末成分质量配比为WC：35％，Cr3C2：32％，NiCr：32％，余量：Fe；
喷涂设备工作参数设定：氧气消耗量36m3/h，氧气压力15kg/h；航空煤油消耗量18L/h，航空煤油压力10kg/h；送粉速度50g/min；
(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；
(6)抛光或磨削加工。
进一步的，实施所述步骤(1)前，工件表面存在疲劳层或局部严重拉伤的沟痕，对工件表面进行凹切处理。
进一步的，所述工件与喷枪的距离为370mm。
进一步的，所述WC-Cr3C2-NiCr粉末的性能要求如下：流动性：小于25s/50g，送装密度：2.84g/cm3，振实密度：3.47g/cm3，平均粒径D50为33.3μm。
进一步的，在喷涂过程中，喷涂工件温度为120℃。
如图3所示为实施例三制得的WC-Cr3C2-NiCr涂层，经检测，其厚度为0.27629mm，结合强度76MPa，孔隙率0.94％，表面硬度862.1HV。
镀铬层的硬度可在很大范围内变化，一般在400～1200HV内，有较好的耐磨性，但在温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃硬度开始降低。本发明利用WC-Cr3C2-NiCr粉末代替铬，通过中低温超音速火焰喷涂得到表面硬度862.1HV～930.6HV、孔隙率在0.81％～0.94％之间的涂层，能很好的起到保护作用，对于工作环境温度较低、工作环境带有腐蚀性的金属合金工件，可使用本发明提供的工艺取代镀铬工艺。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超音速火焰喷涂方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)对工件表面除锈，用清洁溶剂去油污；
(2)表面粗化处理，对工件表面喷砂；
(3)用耐热材料隔离保护非喷涂区域，并固定在喷涂区域预热；
(4)采用超音速火焰喷涂设备喷涂，形成0.15mm-0.30mm的涂层；
选用的喷涂材料：WC-Cr3C2-NiCr粉末，粒度为15～45μm，粉末成分质量配比为WC：35％，Cr3C2：32％，NiCr：32％，余量：Fe；
喷涂设备工作参数设定：氧气消耗量36～40m3/h，氧气压力15kg/h；航空煤油消耗量18～21L/h，航空煤油压力10kg/h；送粉速度45～55g/min；
(5)冷却至常温后摘除耐热材料，使用封孔剂对表面封孔处理；
(6)抛光或磨削加工。
2.根据权利要求1所述的一种超音速火焰喷涂工艺，其特征在于：实施所述步骤(1)前，工件表面存在疲劳层或局部严重拉伤的沟痕，对工件表面进行凹切处理。
3.根据权利要求1所述的一种超音速火焰喷涂工艺，其特征在于：所述工件与喷枪的距离为370～380mm。
4.根据权利要求1所述的一种超音速火焰喷涂工艺，其特征在于，所述WC-Cr3C2-NiCr粉末的性能要求如下：流动性：小于25s/50g，送装密度：2.8±1g/cm3，振实密度：3.4±1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种超音速火焰喷涂工艺，其特征在于：在喷涂过程中，喷涂工件温度≤120℃。
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