CN117778927A - 一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 - Google Patents
一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117778927A CN117778927A CN202311823700.6A CN202311823700A CN117778927A CN 117778927 A CN117778927 A CN 117778927A CN 202311823700 A CN202311823700 A CN 202311823700A CN 117778927 A CN117778927 A CN 117778927A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy powder
- based alloy
- coating material
- composite coating
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 119
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 109
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 229910002110 ceramic alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 44
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 8
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- OMOVVBIIQSXZSZ-UHFFFAOYSA-N [6-(4-acetyloxy-5,9a-dimethyl-2,7-dioxo-4,5a,6,9-tetrahydro-3h-pyrano[3,4-b]oxepin-5-yl)-5-formyloxy-3-(furan-3-yl)-3a-methyl-7-methylidene-1a,2,3,4,5,6-hexahydroindeno[1,7a-b]oxiren-4-yl] 2-hydroxy-3-methylpentanoate Chemical compound CC12C(OC(=O)C(O)C(C)CC)C(OC=O)C(C3(C)C(CC(=O)OC4(C)COC(=O)CC43)OC(C)=O)C(=C)C32OC3CC1C=1C=COC=1 OMOVVBIIQSXZSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 2
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种干燥机盘管的复合涂层材料，包括结合层和耐磨层，所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末，所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层的原料包括陶瓷颗粒和铁基合金粉末；本发明的复合涂层材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、结合强度高、韧性高等特点，通过在工件表面制备结构均匀的复合涂层材料，可以显著提高工件的耐磨、耐高温性能，大大延长其使用寿命；本发明制得的涂层比目前所使用的316L材料的耐磨能力提高了5倍；经过测算，通过在工件表面喷涂0.3‑0.4mm厚的复合涂层材料就可以大大提高工件的使用寿命，提高干燥机的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于干燥机盘管表面防护技术领域，特别涉及一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法。
背景技术
闪速炼铜因其高生产率，能源消耗低等独特的优势被广泛应用在铜冶炼中，但是该工艺对入炉物料的含水率有严格的要求，因此入炉原料的干燥过程成为了闪速炼铜工艺中必不可少的环节，蒸汽干燥机是闪速炼铜工艺过程的重要设备之一。干燥机运行的好坏直接影响闪速炉的作业效果，闪速炉普遍采用库迈拉蒸汽干燥机作为精矿干燥设备，该设备以蒸汽为热源，通过换热盘管与混合矿的间接接触对湿精矿进行干燥。换热管作为蒸汽干燥机的关键性部件，其工作状况严重影响干燥机性能、设备运行和产品质量。盘管的运行工况非常恶劣，受到铜精矿物料的长期摩擦以及硫化物、氯离子、氟离子等物质的腐蚀，很容易导致盘管壁厚减薄并最终破裂，蒸汽干燥机在使用过程中出现盘管磨损较快会导致其故障率升高，严重制约闪速炉工序的稳定生产，同时频繁的维修也增加了生产成本。目前，国内大部分使用库迈拉蒸汽干燥机的企业，盘管的使用寿命通常只有6-12个月，大大低于蒸汽干燥机连续三年甚至三年以上运行周期的设计要求。
现有技术中，通常采用增加盘管壁厚和堆焊技术来解决盘管磨损较快的问题：通过增加盘管壁厚能够提高盘管的使用寿命，但是增加盘管壁厚会带来以下问题：1、增加成本；2、增大盘管自重，使干燥机本体重心产生偏移；3、增加壁厚会降低蒸汽热导效率，进而降低干燥机的工作效率，导致生产率降低；采用传统的堆焊技术在盘管表面增加一层耐磨合金层，可提高盘管的耐磨性能，但堆焊过程中工件受热量大且不均匀，热应力和变形较大，另外工艺质量和重复性相对较差，限制了堆焊技术在关键设备制造中的应用。
因此，如何在不影响干燥机工作效率的前提下提高干燥机盘管的使用寿命，成为当前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法，该涂层材料具有很好的耐腐蚀性能、极佳的硬度和耐磨性质，可提高干燥机盘管的使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种干燥机盘管的复合涂层材料，所述复合涂层材料包括结合层和耐磨层，所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末，所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层的原料包括陶瓷颗粒和铁基合金粉末。
进一步的，所述镍基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：Cr：2-20％、B：0.1-5％、Si：0.2-5％、Fe：2-20％、余量为Ni。
进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。
进一步的，所述陶瓷颗粒按质量百分比计，占所述耐磨层的10-70％。
进一步的，所述铁基合金粉末包括铁、铬、硼、硅元素。
进一步的，所述铁基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：Cr：4-15％、B：0.1-5％、Si：0.2-5％、Mo：0-6％、余量为Fe。
进一步的，所述复合涂层材料的总厚度为100-500μm；其中，所述结合层的厚度为20-100μm，所述耐磨层的厚度为50-500μm。
一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，并通过湿法球磨工艺得到铁基合金粉末；
S3：按设定的质量百分比称取陶瓷颗粒，与步骤S2所得铁基合金粉末混合，通过湿法球磨工艺制备得到陶瓷合金粉末；
S4：对基体进行喷砂处理，将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
进一步的，所述湿法球磨工艺为：将混和料和球磨珠放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到最终粉末。
进一步的，所述混和料和球磨珠的质量比为1:1.5。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种干燥机盘管的复合涂层材料，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、结合强度高、韧性高等特点。通过在工件表面制备结构均匀的复合涂层材料，可以显著提高工件的耐磨、耐高温性能，大大延长其使用寿命；本发明制得的涂层比目前所使用的316L材料的耐磨能力提高了5倍；经过测算，通过在工件表面喷涂0.3-0.4mm厚的复合涂层材料就可以大大提高工件的使用寿命，提高干燥机的生产效率。
2、本发明中，通过合理的涂层结构设计，使涂层的结合层和耐磨层之间相互配合，本发明的镍基合金结合层的热膨胀系数与基体的热膨胀系数相近，以其作为耐磨层和基体的中间层能够减少由于热膨胀不匹配引起的内部应力，提高材料与基体的界面结合强度，延长基体的使用寿命。
3、本发明中的耐磨层中包括塑性基体相及硬质强化相，塑性基体相为铁基合金，在复合涂层材料中起到承载和形变的作用，能够吸收外部载荷并分散到整个材料中，为复合涂层材料提供较好的韧性和变形能力；硬质强化相在复合涂层材料中起到增强材料硬度和强度的作用，能够抵抗外部应力和损失，由陶瓷颗粒组成，硬度高，呈微粒状，经喷涂后，这些微粒均匀分布在整体涂层中，微粒镶嵌在塑性基体中，硬质微粒之间的空隙小于换热导管中冲蚀介质的粒子尺寸。本发明采用塑性基体相和硬质强化相的组合充分考虑到了干燥机内颗粒的大小浓度以及冲击角度的实际工况，制得的耐磨层表现出良好的抗磨性，符合磨损机制的要求。
附图说明
图1为一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法的流程图；
图2为一种干燥机盘管的复合涂层材料的表面SEM微观形貌；
图3为一种干燥机盘管的复合涂层材料的截面SEM微观形貌。
具体实施方式
下面结合较佳实施例，并参照附图1-3，对本发明做进一步的说明，在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值；对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开；下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
本实施例提供一种干燥机盘管的复合涂层材料，包括结合层和耐磨层，所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末；本实施例通过合理的涂层结构设计，使涂层的结合层和耐磨层之间相互配合；
其中，所述镍基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：
表1镍基合金粉末元素成分
| 单质Cr | 10％ |
| 单质B | 2％ |
| 单质Si | 2％ |
| 单质Fe | 10％ |
| 单质Ni | 76％ |
本实施例提供的镍基合金结合层的热膨胀系数与基体的热膨胀系数相近，以其作为耐磨层和基体的中间层能够减少由于热膨胀不匹配引起的内部应力，提高材料与基体的界面结合强度，延长基体的使用寿命；
所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层按质量百分比计，由以下原料组成：
表2陶瓷合金涂层组分
| 氧化铝 | 30％ |
| 铁基合金粉末 | 70％ |
其中，所述铁基合金粉末按质量百分比计，由以下原料组成：
表3铁基合金粉末组分
本实施例提供的耐磨层中包括塑性基体相及硬质强化相，塑性基体相为铁基合金，在复合涂层材料中起到承载和形变的作用，能够吸收外部载荷并分散到整个材料中，为复合涂层材料提供较好的韧性和变形能力；硬质强化相在复合涂层材料中起到增强材料硬度和强度的作用，能够抵抗外部应力和损失，由陶瓷颗粒组成，硬度高，呈微粒状，如图2、3所示，经喷涂后，这些微粒均匀分布在整体涂层中，微粒镶嵌在塑性基体中，硬质微粒之间的空隙小于换热导管中冲蚀介质的粒子尺寸；本实施例采用塑性基体相和硬质强化相的组合充分考虑到了干燥机内颗粒的大小浓度以及冲击角度的实际工况，制得的耐磨层表现出良好的抗磨性，符合磨损机制的要求；
本实施例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨2h，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到混合料1，将混和料1和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到铁基合金粉末；
S3：按设定的质量百分比称取氧化铝，与步骤S2所得铁基合金粉末混合，得到混合料2，将混合料2和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到陶瓷合金粉末；
S4：对基体进行喷砂处理，采用等离子喷涂设备将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
其中，所述等离子喷涂设备的工艺参数为：氩气流量40L/min，氢气流量10L/min，电压为68V，电流为650A。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为350μm，其中，结合层的厚度为50μm，耐磨层的厚度为300μm。
实施例2
本实施例提供一种干燥机盘管的复合涂层材料，其具体结构与实施例1相同，其中不同之处在于：结合层和耐磨层的原料组成不同；
所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末；
表4镍基合金粉末元素成分
| 单质Cr | 13％ |
| 单质B | 4％ |
| 单质Si | 4％ |
| 单质Fe | 15％ |
| 单质Ni | 64％ |
所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层按质量百分比计，由以下原料组成：
表5陶瓷合金涂层组分
| 氧化锆 | 70％ |
| 铁基合金粉末 | 30％ |
其中，所述铁基合金粉末按质量百分比计，由以下原料组成：
表6铁基合金粉末组分
| 单质Cr | 4％ |
| 单质B | 3％ |
| 单质Si | 3％ |
| 单质Mo | 6％ |
| 单质Fe | 84％ |
本实施例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨2h，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到混合料1，将混和料1和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到铁基合金粉末；
S3：按设定的质量百分比称取氧化锆，与步骤S2所得铁基合金粉末混合，得到混合料2，将混合料2和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到陶瓷合金粉末；
S4：对基体进行喷砂处理，采用等离子喷涂设备将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
其中，所述等离子喷涂设备的工艺参数为：氩气流量35L/min，氢气流量15L/min，电压为68V，电流为650A。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为100μm，其中，结合层的厚度为20μm，耐磨层的厚度为80μm。
实施例3
本实施例提供一种干燥机盘管的复合涂层材料，其具体结构与实施例1相同，其中不同之处在于：结合层和耐磨层的原料组成不同；
所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末；
表7镍基合金粉末元素成分
| 单质Cr | 20％ |
| 单质B | 0.1％ |
| 单质Si | 0.2％ |
| 单质Fe | 2％ |
| 单质Ni | 77.7％ |
所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层按质量百分比计，由以下原料组成：
表8陶瓷合金涂层组分
| 氮化硼 | 10％ |
| 铁基合金粉末 | 90％ |
其中，所述铁基合金粉末按质量百分比计，由以下原料组成：
表9铁基合金粉末组分
本实施例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨2h，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到混合料1，将混和料1和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到铁基合金粉末；
S3：按设定的质量百分比称取氧化锆，与步骤S2所得铁基合金粉末混合，得到混合料2，将混合料2和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到陶瓷合金粉末；
S4：对基体进行喷砂处理，采用火焰喷涂技术将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
其中，所述火焰喷涂技术的工艺参数为：氧气流量40L/min，气体燃料流量40L/min。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为500μm，其中，结合层的厚度为100μm，耐磨层的厚度为400μm。
除此之外，本发明中陶瓷颗粒还可以选自氧化物、氮化物、碳化物中的一种或多种。
对比例1
与实施例1的不同之处在于：
耐磨层的组分及配比不同，所述耐磨层的原料为铁基合金粉末；
其中，所述铁基合金粉末按质量百分比计，由以下原料组成：
表10铁基合金粉末组分
| 单质Cr | 8％ |
| 单质B | 0.5％ |
| 单质Si | 0.5％ |
| 单质Mo | 2％ |
| 单质Fe | 89％ |
本对比例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨2h，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到混合料，将混和料和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到铁基合金粉末；
S3：对基体进行喷砂处理，采用等离子喷涂设备将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将铁基合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
其中，所述等离子喷涂设备的工艺参数为：氩气流量40L/min，氢气流量10L/min，电压为68V，电流为650A。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为350μm，其中，结合层的厚度为50μm，耐磨层的厚度为300μm。
对比例2
与实施例1的不同之处在于：
复合涂层材料只包括耐磨层；所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层按质量百分比计，由以下原料组成：
表11陶瓷合金涂层组分
| 氧化铝 | 30％ |
| 铁基合金粉末 | 70％ |
其中，所述铁基合金粉末按质量百分比计，由以下原料组成：
表12铁基合金粉末组分
| 单质Cr | 8％ |
| 单质B | 0.5％ |
| 单质Si | 0.5％ |
| 单质Fe | 91％ |
本对比例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到混合料1，将混和料1和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到铁基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取氧化铝，与步骤S1所得铁基合金粉末混合，得到混合料2，将混合料2和球磨珠按1:1.5的质量比放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理2h，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到陶瓷合金粉末；
S3：对基体进行喷砂处理，采用等离子喷涂设备将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
其中，所述等离子喷涂设备的工艺参数为：氩气流量40L/min，氢气流量10L/min，电压为68V，电流为650A。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为350μm，其中，耐磨层的厚度为350μm。
对比例3
与实施例1的不同之处在于：
复合涂层材料只包括结合层；所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末；
其中，所述镍基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：
表13镍基合金粉末元素成分
| 单质Cr | 10％ |
| 单质B | 2％ |
| 单质Si | 2％ |
| 单质Fe | 10％ |
| 单质Ni | 76％ |
本对比例还提供一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨2h，得到镍基合金粉末；
S2：对基体进行喷砂处理，采用等离子喷涂设备将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，得到复合涂层材料。
其中，所述等离子喷涂设备的工艺参数为：氩气流量40L/min，氢气流量10L/min，电压为68V，电流为650A。
根据上述方法制得的干燥机盘管的复合涂层材料的总厚度为350μm，其中，结合层的厚度为350μm。
实施效果评价：
本发明通过对实施例1-3与对比例1-3制得的干燥机盘管的复合涂层材料进行各项具体试验，进一步说明本发明达到的优异效果，具体结果见下表：
表14测试结果统计表
从上表可以看出，本发明提供的一种干燥机盘管的复合涂层材料具有很高的硬度、结合强度和耐磨性，能够满足闪速炼铜过程中干燥机盘管的使用要求。
通过实施例1与对比例1、对比例3的测试结果可以看出，本发明的耐磨层通过陶瓷颗粒与铁基合金粉末组合，能够兼顾材料的强度和硬度；
通过实施例1与对比例2的测试结果可以看出，本发明的镍基合金结合层可减小涂层的热应力，提高涂层结合强度，本发明制备的复合涂层材料的结合强度超过50MPa，能够满足干燥机盘管使用的要求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述复合涂层材料包括结合层和耐磨层，所述结合层为镍基合金涂层，所述镍基合金涂层的原料为镍基合金粉末，所述耐磨层为陶瓷合金涂层，所述陶瓷合金涂层的原料包括陶瓷颗粒和铁基合金粉末。
2.根据权利要求1所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述镍基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：Cr：2-20％、B：0.1-5％、Si：0.2-5％、Fe：2-20％、余量为Ni。
3.根据权利要求1所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒为氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒按质量百分比计，占所述耐磨层的10-70％。
5.根据权利要求1所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述铁基合金粉末包括铁、铬、硼、硅元素。
6.根据权利要求5所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述铁基合金粉末中元素成分的质量百分含量如下：Cr：4-15％、B：0.1-5％、Si：0.2-5％、Mo：0-6％、余量为Fe。
7.根据权利要求1所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料，其特征在于，所述复合涂层材料的总厚度为100-500μm；其中，所述结合层的厚度为20-100μm，所述耐磨层的厚度为50-500μm。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按设定的质量百分比称取镍基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，得到镍基合金粉末；
S2：按设定的质量百分比称取铁基合金粉末原料，放入研磨罐中混合研磨，并通过湿法球磨工艺得到铁基合金粉末；
S3：按设定的质量百分比称取陶瓷颗粒，与步骤S2所得铁基合金粉末混合，通过湿法球磨工艺制备得到陶瓷合金粉末；
S4：对基体进行喷砂处理，将镍合金粉末喷涂至基体表面形成结合层，再将陶瓷合金粉末喷涂至结合层表面形成耐磨层，得到复合涂层材料。
9.根据权利要求8所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，其特征在于，所述湿法球磨工艺为：将混和料和球磨珠放入球磨罐中，在球磨罐中加入无水乙醇将混合料搅拌至稠状，进行球磨处理，然后对球磨后的粉末进行烘干、研磨并过筛去除大颗粒，得到最终粉末。
10.根据权利要求9所述的一种干燥机盘管的复合涂层材料的制备方法，其特征在于，所述混和料和球磨珠的质量比为1:1.5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823700.6A CN117778927A (zh) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | 一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823700.6A CN117778927A (zh) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | 一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117778927A true CN117778927A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=90401554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311823700.6A Pending CN117778927A (zh) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | 一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117778927A (zh) |
-
2023
- 2023-12-27 CN CN202311823700.6A patent/CN117778927A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101298654B (zh) | 一种含陶瓷相的铁基非晶纳米晶复合涂层及其制备方法 | |
| CN107815682B (zh) | 一种在高锰钢表面制备耐磨增韧涂层的方法 | |
| CN111455301B (zh) | 一种随钻测量仪器外筒耐磨耐蚀高熵合金梯度复合涂层 | |
| CN102554385B (zh) | 一种金属陶瓷复合衬板的钎焊铸接工艺 | |
| CN108677129A (zh) | 一种FeCoNiCrSiAl高熵合金涂层及其制备方法 | |
| CN108866470A (zh) | 一种大气等离子喷涂合金-陶瓷层状涂层的制备方法 | |
| CN108531844B (zh) | 一种用于h13钢表面防护的稀土氧化物掺杂的抗高温氧化与耐磨涂层的制备方法 | |
| CN106544548B (zh) | 一种耐磨耐氢氟酸腐蚀的镍基合金材料及其制备方法 | |
| CN114737184A (zh) | 一种高硬度的纳米TiC颗粒增强磷酸反应槽搅拌桨叶片高熵合金复合涂层及其制备方法 | |
| CN117778927A (zh) | 一种干燥机盘管的复合涂层材料以及制备方法 | |
| CN112626442A (zh) | 一种耐高温氧化、耐腐蚀的涂层及其制备方法 | |
| CN112501542A (zh) | 一种耐磨耐腐蚀球磨机用钢球及其制备方法 | |
| CN110699627A (zh) | 一种耐腐蚀电弧喷涂粉芯丝材及涂层制备方法 | |
| CN110923696A (zh) | 一种球阀表面激光熔覆镍基材料及其增材制造工艺 | |
| CN114892117A (zh) | 一种TiC颗粒增强高熵合金耐磨涂层及其制备方法 | |
| CN113981276A (zh) | 一种耐磨堆焊用钴基合金材料 | |
| CN103667754B (zh) | 一种轻质耐磨三偏心蝶阀及其制备方法 | |
| CN112226769B (zh) | 碳化钛/石墨烯/铬钼基非晶合金梯度涂层及制备方法 | |
| CN111270186A (zh) | 一种金刚石-铁基复合涂层及其作为高温阀门的密封层的应用 | |
| CN111826571B (zh) | 一种碳化钛-铁铬铝热喷涂粉末及其制备方法 | |
| CN111270233A (zh) | 一种超硬耐磨渣浆泵挡圈的强化方法 | |
| CN117867432A (zh) | 一种基于复合涂层材料的蒸汽干燥机盘管及其制备方法 | |
| CN111809134A (zh) | 一种新型碳化钛-铁镍铬硅热喷涂粉末及其制备方法 | |
| CN112342484B (zh) | 锅炉尾部受热面用梯度涂层及其制备方法 | |
| CN112779451B (zh) | 一种碳化铬金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |