CN111621732A - 一种耐磨耐蚀表面涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐磨耐蚀表面涂层及其制备方法，包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co:1‑5％，Cr:15‑60％,C:2‑10％，W:2‑45％，稀土元素:2‑5％，其余为Ni，采用以下步骤：表面预处理：对熔敷工件表面进行预处理；采用等离子弧熔敷技术将金属化合物熔敷到工件被保护的表面；熔敷后根据熔敷材质的不同采取相应的后处理工艺。本发明采用表面熔敷工艺涂层，合金熔敷层表面光滑，无裂纹，无气孔，耐磨持久；合金熔敷防磨层为冶金结合，结合强度高，较低的热输入量，避免母材变形的产生；厚度远远高于一般金属喷涂层厚度，而且可控，有效的提高了其耐热性、耐磨性、耐腐蚀性，进而提高了连续酸解反应器的使用寿命，实现长寿化连续生产。

Description

一种耐磨耐蚀表面涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种耐磨耐蚀表面涂层及其制备方法。
背景技术
目前，钛矿冶炼提纯生产钛白粉的具体方法主要有以下几步：(1)酸解：经研磨、干燥的钛铁矿或钛渣用浓硫酸在150-180℃的温度下酸解，酸解过程中需将三价铁还原成二价铁，三价铁会吸附在二氧化钛粒子表面，造成最终钛白粉白度指标降低，因此，在整个工艺过程中使铁保持二价形态至关重要。硫酸法产生的空气污染大部分来自于酸解，反应中，大量硫氧化物、酸雾和夹带的未反应原料粒子在很短时间内释放出来，因此连续酸解长时间持续排放对降低污染尤其重要；(2)沉降精滤：冷却酸解液、固体惰性物质和未反应的原料残余物溶液从酸解罐的底部全部排放到沉降池中。该工序的主要目的是除去钛矿杂质形成的可溶性残余物；(3)水解：将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的水合二氧化钛沉淀物或称偏钛酸，水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后，在还原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附铁和其他金属；(4)煅烧：水合二氧化钛在900-1250℃下煅烧，通过煅烧环节脱去水分和除去残余的三氧化硫，同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧后，二氧化钛经研磨破碎烧结成颗粒，然后对其进行后处理；(4)后处理：后处理主要有湿磨、无机包膜、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。其中连续酸解反应器是其重要的设备之一，现有技术中的连续酸解一般由碳钢制成，内部设有金属喷涂层，其原理是机械挤压式粒子结合，结合强度低，母材容易变形，厚度一般在0.6mm，超过此厚度，就容易脱落，其耐磨性、耐热性、耐腐蚀较差，3-5个月就会有局部穿孔，导致生产过程中断，降低了产能及收率，严重时会造成生产事故。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种耐磨耐蚀表面涂层及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨耐蚀表面涂层，所述涂层为金属化合物陶瓷材料，根据耐磨耐腐蚀的要求不同，进行调整，所述金属化合物陶瓷材料包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co:1-5％，Cr:15-60％,C:2-10％，W:2-45％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
具体地，所述金属化合物陶瓷材料包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为Co:1-3％，Cr:18-30％,C:3-10％，W:2-10％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
具体地，所述金属化合物陶瓷材料包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co：3-5％,Cr:30-60％,C:2-10％,W：30-45％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
D1.表面预处理：对熔敷工件表面进行预处理，先用丙酮有机溶剂清除工件表面油污，然后采用10-20目金刚砂进行喷砂处理，使表面粗化、活化，表面清洁度达到Sa2.5；
D2.采用等离子弧熔敷技术将金属化合物熔敷到工件被保护的表面：利用等离子弧产生的热量将金属化合物的熔丝或合金粉末熔化，用喷枪进行喷涂，其工艺参数为：电流300—400A，电压30—34V，喷枪距工件距离3-8cm，使熔滴与工件形成小于0.5mm的冶金结合，从而达到合金金属以最小的热输入量和最小的稀释率与被保护工件冶金结合的目的，根据设计要求逐层喷涂，控制涂层厚度在2-4mm；
D3.熔敷后根据熔敷材质的不同采取相应的后处理工艺，保证熔敷涂层的各项性能指标。
本发明具有以下有益效果：本发明采用表面熔敷工艺涂层，合金熔敷层表面光滑，无裂纹，无气孔，耐磨持久；相对于金属喷涂层的机械挤压式粒子结合来讲，合金熔敷防磨层为冶金结合，结合强度高，较低的热输入量，避免母材变形的产生；厚度远远高于一般金属喷涂层厚度，而且可控，合金熔敷防磨层可调整厚度(2-4mm)，有效的提高了其耐热性、耐磨性、耐腐蚀性，进而提高了连续酸解反应器的使用寿命，实现长寿化连续生产。
附图说明
图1为本发明的熔敷涂层的结合面金相图。
图2为本发明的熔敷涂层的XRD衍射图谱图。
图3为本发明的熔敷涂层的SEM形貌图。
图中1熔敷层，2结合层，3热影响区。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种耐磨耐蚀表面涂层，所述涂层为金属化合物陶瓷材料，根据耐磨耐腐蚀的要求不同，进行调整，所述金属化合物陶瓷材料包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为Co:1-3％，Cr:18-30％,C:3-10％，W:2-10％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
D1.表面预处理：对熔敷工件表面进行预处理，先用丙酮有机溶剂清除工件表面油污，然后采用10-20目金刚砂进行喷砂处理，使表面粗化、活化，表面清洁度达到Sa2.5；
D2.采用等离子弧熔敷技术将金属化合物熔敷到工件被保护的表面：利用等离子弧产生的热量将金属化合物的熔丝或合金粉末熔化，用喷枪进行喷涂，其工艺参数为：电流300—400A，电压30—34V，喷枪距工件距离3-8cm，使熔滴与工件形成小于0.5mm的冶金结合，从而达到合金金属以最小的热输入量和最小的稀释率与被保护工件冶金结合的目的，根据设计要求逐层喷涂，控制涂层厚度在2-4mm；
D3.熔敷后根据熔敷材质的不同采取相应的后处理工艺，保证熔敷涂层的各项性能指标。
实施例二
一种耐磨耐蚀表面涂层，所述涂层为金属化合物陶瓷材料，根据耐磨耐腐蚀的要求不同，进行调整，所述金属化合物陶瓷材料包括材包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co：3-5％,Cr:30-60％,C:2-10％,W：30-45％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
D1.表面预处理：对熔敷工件表面进行预处理，先用丙酮有机溶剂清除工件表面油污，然后采用10-20目金刚砂进行喷砂处理，使表面粗化、活化，表面清洁度达到Sa2.5；
D2.采用等离子弧熔敷技术将金属化合物熔敷到工件被保护的表面：利用等离子弧产生的热量将金属化合物的熔丝或合金粉末熔化，用喷枪进行喷涂，其工艺参数为：电流300—400A，电压30—34V，喷枪距工件距离3-8cm，使熔滴与工件形成小于0.5mm的冶金结合，从而达到合金金属以最小的热输入量和最小的稀释率与被保护工件冶金结合的目的，根据设计要求逐层喷涂，控制涂层厚度在2-4mm；
D3.熔敷后根据熔敷材质的不同采取相应的后处理工艺，保证熔敷涂层的各项性能指标。
经测试：冶金结合合金熔敷涂层表面硬度HRC60-65，耐磨寿命是金属喷涂层寿命的6到12倍，熔敷涂层主要由强化相和粘结相两部分组成，强化相主要由金属碳化物及碳化物固溶体中的多种化合物组成，其粘结相主要由钴基金属组成，其金相如图1所示，图2为涂层的XRD衍射图谱，由图2中可以看出其主要成分为WC硬质颗粒弥散分布在钴基粘结相中，图3为涂层磨蚀后的表面形貌，由图可以看出最初磨蚀的是硬度较低的粘结相强化相WC硬质颗粒及其固溶体露出表面提高耐磨性能。
通过测试结果可见，根据连续酸解反应器的实际使用工况，采用不同的金属化合物陶瓷材料以分别达到耐磨耐蚀的目的，实现涂层结构的优化配比，熔敷材料根据耐磨耐蚀的要求不同，如果侧重于耐蚀性能同时具有一定的耐磨性能，就选用实施例一中的较高的金属化合物陶瓷材料，金属化合物陶瓷材料中Co、Cr、C、W和稀土元素较低的配比，如果要求同时兼具优良的耐磨耐蚀性能，选用实施例二中的金属化合物陶瓷材料中Co、Cr、C、W和稀土元素较高的配比。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种耐磨耐蚀表面涂层，所述涂层为金属化合物材料，其特征在于：所述金属化合物材料包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co:1-5％，Cr:15-60％,C:2-10％，W:2-45％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐蚀表面涂层，其特征在于：包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为Co:1-3％，Cr:18-30％,C:3-10％，W:2-10％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐蚀表面涂层，其特征在于：包括Co、Cr、C、W、Ni、稀土元素，其质量百分比为：Co：3-5％,Cr:30-60％,C:2-10％,W：30-45％，稀土元素:2-5％，其余为Ni。
4.一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
D1.表面预处理：对熔敷工件表面进行预处理；
D2.采用等离子弧熔敷技术将金属化合物熔敷到工件被保护的表面：利用等离子弧产生的热量将金属化合物的熔丝或合金粉末熔化，用喷枪进行喷涂；
D3.熔敷后根据熔敷材质的不同采取相应的后处理工艺，保证熔敷涂层的各项性能指标。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，其特征在于：所述表面预处理工序先用丙酮有机溶剂清除工件表面油污，然后采用10-20目金刚砂进行喷砂处理，表面清洁度达到Sa2.5。
6.根据权利要求4所述的一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，其特征在于：所述等离子弧熔敷的工艺参数为：电流300—400A，电压30—34V，喷枪距工件距离3-8cm，使熔滴与工件形成小于0.5mm的冶金结合，控制涂层厚度在2-4mm。
7.根据权利要求4所述的一种耐磨耐腐蚀表面涂层的制备方法，其特征在于：所述涂层厚度在2-4mm。
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