CN1562555A - 含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法。药芯为含纳米材料的复合粉末，其外包层为碳钢带、铬钢带、不锈钢带、镍带、铝带中的任何一种，经包芯过程和拉拔成药芯丝材。采用本发明含纳米材料的药芯丝材喷涂后，涂层结合强度高，耐磨性能、耐蚀性能、抗氧化性能得到大幅度提高。这种丝材可广泛地应用于燃煤电厂锅炉管道、化工设备零件、机械零件、模具等领域，在修复磨损件及零件表面处理方面具有广泛的应用前景。

Description

含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法
所属技术领域
本发明涉及线材的加工或处理，尤其涉及一种含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法。
背景技术
燃煤发电厂锅炉管道由于受到飞灰的高温冲蚀磨损及烟气的高温腐蚀，“四管”(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)的管壁厚度减小，产生爆管事故，给电厂造成了巨大的损失。传统的方法如加焊角铁、防磨瓦保护或直接更换管子，既严重影响热效率，又不经济，防磨防腐蚀效果还不佳。喷涂普通药芯丝材，效果亦不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供涂层结合强度高、耐磨耐腐蚀性能好的一种含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1)其药芯为一种含纳米材料的复合粉末，该复合粉末组份的重量百分比为：
组份                              重量％
C                                 0.8～5
Cr3C2                          15～42
Cr                                5～25
Co包或Ni包纳米TiC                 5～20
Co包或Ni包纳米Al2O3            6～12
Ni                                1～4.7
Al                                0.5～8.8
Si                                2～7
Mn                                1～2.5
V                                 1～2
30～45％铈或钇稀土合金            2～6
Fe                                余量
上述组份中纳米粉末的粒径为10～30nm，其余粉末的粒径为80～300目。除碳组份外，其余各组份粉末须经150～200℃烘干，然后搅拌均匀。
2)含纳米粉末的成型丝材外皮材料为含碳量≤0.05％、含锰量约1％的碳钢带，含碳量≤0.04％、含铬量约17％的铬钢带，含碳量≤0.05％、含铬量约18％、含镍量约9％、含钛量约1％的不锈钢带，镍带或铝带中的任何一种，经包丝机和拉丝机制成截面为圆形的丝材，药芯粉占成型丝材的重量比为25～48％。
将厚度为0.2～0.6mm的外皮材料栽成10～12mm的带材，经包丝机的三组滚压轮逐步滚压成“U”型截面；将配制好的具有上述特征的药芯粉通过包丝机加粉器自动加入到已成“U”型的带中，加入量为“U”带内部高度的1/2～2/3；然后经过包丝机的六组滚压轮将“U”带上口逐步压合成“O”型并压实，此时“O”型带材的外径通常为Φ3～4mm；之后包过粉的“O”型带材被送入药芯丝材等张力拉丝机，经过8～12道拉拔逐渐减径成Φ2mm的成品药芯丝材。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：使用含纳米材料的药芯丝材，其外包层为碳钢带、铬钢带、不锈钢带、镍带、铝带中的任何一种，经包芯过程和拉拔成药芯丝材。采用本发明含纳米材料的药芯丝材喷涂后，涂层结合强度高，耐磨性能、耐蚀性能、抗氧化性能得到大幅度提高。这种丝材可广泛地应用于燃煤电厂锅炉管道、化工设备零件、机械零件、模具等领域，在修复磨损件及零件表面处理方面具有广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1：
外包钢带选用宽10mm、厚0.4mm、含碳量≤0.05％、含锰量约1％的冷轧钢带。药芯粉的组份及其重量百分比如下表所示：
组份 C Cr3C2 Cr   Co包(或Ni包)纳米TiC Co包(或Ni包)纳米Al2O3 Ni Al Si Mn V 30～45％铈或钇稀土合金 Fe
重量百分比(％) 4.5 42 6 18 12 1 0.5 3 1 2 3 余量
按上述规范制成的药芯丝材经超音速电弧喷涂于钢基体工件上形成的喷涂层具有下列特征效果：
1、药芯粉占成型丝材的重量比为38％。
2、结合强度48MPa以上。
3、HRC大于55。
4、硬度高、耐磨性好，主要适用于燃煤电厂锅炉“四管”防高温冲蚀磨损。
实施例2：
外包钢带选用宽11mm、厚0.35mm、含碳量≤0.05％、含铬量约18％、含镍量约9％、含钛量约1％的冷轧钢带。药芯粉的组份及其重量百分比如下表所示：
组份 C Cr3C2 Cr Co包(或Ni包)纳米TiC Co包(或Ni包)纳米Al2O3 Ni Al Si Mn V   30～45％铈或钇稀土合金 Fe
重量百分比(％) 1.5 18 25 15 7 4.6 8 7 1 1 6 余量
按上述规范制成的药芯丝材经超音速电弧喷涂于钢基体工件上形成的喷涂层具有下列特征效果：
1、药芯粉占成型丝材的重量比为40％。
2、结合强度50MPa以上。
3、HRC大于45。
4、抗高温腐蚀、抗高温氧化能力强，主要适用于燃煤电厂锅炉“四管”防高温腐蚀与氧化。
实施例3：
外包钢带选用宽12mm、厚0.3mm、含碳量≤0.04％、含铬量约17％的冷轧钢带。药芯粉的组份及其重量百分比如下表所示：
组份 C Cr3C2 Cr  Co包(或Ni包)纳米TiC Co包(或Ni包)纳米Al2O3 Ni Al Si Mn V   30～45％铈或钇稀土合金 Fe
重量百分比(％) 3.5 30 20 12 10 3 3 4 1.5 2 4 余量
按上述规范制成的药芯丝材经超音速电弧喷涂于钢基体工件上形成的喷涂层具有下列特征效果：
1、药芯粉占成型丝材的重量比为42％。
2、结合强度50MPa以上。
3、HRC大于52。
4、硬度较高有一定的耐磨性、同时有一定的抗高温腐蚀、抗高温氧化能力，主要适用于燃煤电厂锅炉“四管”防磨防腐蚀和氧化。

Claims (3)

1、一种含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法，其特征在于：
1)其药芯为含纳米材料的复合粉末，该复合粉末组份的重量百分比为：
组份                            重量％
C                               0.8～5
Cr3C2                        15～42
Cr                              5～25
Co包或Ni包纳米TiC               5～20
Co包或Ni包纳米Al2O3          6～12
Ni                              1～4.7
Al                              0.5～8.8
Si                              2～7
Mn                              1～2.5
V                               1～2
30～45％铈或钇稀土合金          2～6
Fe                              余量
上述组份中纳米粉末的粒径为10～30nm，其余粉末的粒径为80～300目。除碳组份外，其余各组份粉末须经150～200℃烘干，然后搅拌均匀。
2)含纳米粉末的成型丝材外皮材料为含碳量≤0.05％、含锰量约1％的碳钢带，含碳量≤0.04％、含铬量约17％的铬钢带，含碳量≤0.05％、含铬量约18％、含镍量约9％、含钛量约1％的不锈钢带，镍带或铝带中的任何一种，经包丝机和拉丝机制成截面为圆形的丝材，药芯粉占成型丝材的重量比为25～48％。
2、根据权利要求1所述的一种含纳米材料药芯的电弧喷涂丝材的制备方法，其特征在于：将厚度为0.2～0.6mm的外皮材料栽成10～12mm的带材，经包丝机的三组滚压轮逐步滚压成“U”型截面；将配制好的具有上述特征的药芯粉通过包丝机加粉器自动加入到已成“U”型的带中，加入量为“U”带内部高度的1/2～2/3；然后经过包丝机的六组滚压轮将“U”带上口逐步压合成“O”型并压实，此时“O”型带材的外径通常为Φ3～4mm；之后包过粉的“O”型带材被送入药芯丝材等张力拉丝机，经过8～12道拉拔逐渐减径成Φ2mm的成品药芯丝材。
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