[发明专利]电弧喷涂制备镍基含WC的喷涂用粉芯丝材

说明书

技术领域

一种镍基含wC硬质合金的电弧喷涂用粉芯丝材，属于材料加工工程喷涂使用喷涂粉芯丝材，主要应用于电厂锅炉管壁以及风机叶片的防腐、耐磨等各方面。

背景技术

据悉，全国各火力发电电厂每年工业领50％的机械部件失效是由磨损引起的，解决其有效途径是在这些机器零部件表面制备一层抗固体粒子磨蚀涂层。WC粉末在室温及540℃以下具有优异的机械性能，如高的硬度、延展性及杨氏模量，采用Ni等金属作为粘结相材料，经高温烧结或包覆处理形成硬质合金粉末，用以制造热强性和耐磨性良好的硬质合金制品或耐磨涂层。

热喷涂WC、WC-Ni及纳米喂料WC-Co金属陶瓷涂层被广泛用于许多领域，特别是耐磨粒磨损以及泥沙冲蚀磨损等领域。采用高速电弧喷涂含WC陶瓷粉末粉芯丝材制备涂层具有较高硬度和耐磨性，可以在烟道风机叶片及泥浆泵等耐磨部件中使用。

国内采用热喷涂方法喷涂WC粉末通常使用热喷涂喷涂方法中的超音速火焰喷涂(HVOF)、等离子喷涂或高速电弧喷涂的方法，应用普通热喷涂喷涂WC粉末的发明和研究还很少见。在实际的工程应用中，电弧喷涂由于其成本低，喷涂效率高而被广泛应用，所以，发明适用于电弧喷涂的粉芯丝材对于国内工程应用领域是材料加工工程中的重点研发方面之一。

WC是材料中硬质合金陶瓷中颗粒状元素，在粉末中代替金属作粘结相，用以作硬质相，经过烧结、粉碎而制成硬质合金粉末材料。这类硬质合金粉末，可以用电弧喷涂工艺制备硬质合金涂层。采用保护气氛，防止硬质合金中的硬纸相的樱花和碳化物硬质相的烧损，是获得优质耐磨涂层的重要条件。采用含WC的硬质相的喷涂材料制备出来的喷涂涂层具有硬度高，耐磨性好，能用在常规加工方法加工成复杂形状面，且成本较低。经过研究发现，在电弧喷涂涂层成分中，含WC陶瓷相涂层的耐磨损性能较好，相对于Q235钢提高9倍，且当粉芯中WC质量分数低于25％时，随着WC含量的增加，涂层的硬度和耐磨性增加。

发明内容

本发明所要达到的最终目的是：用本发明的一种含WC硬质相的电弧喷涂用粉芯丝材制备电弧喷涂涂层，使涂层具有硬度高、抗高温腐蚀-磨蚀性能良好，解决锅炉管壁产生高温氧化腐蚀和冲蚀磨损问题，确保炼钢厂转炉的安全运行。主要在烟道风机叶片及泥浆泵等耐磨部件中使用。本发明可以提高金属结构构件和装置部件在严酷的腐蚀磨损环境中的使用性能、延长服役寿命。

本发明所提供的抗高温氧化电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为Ni(Ni：80％，Cr：20％)钢带，所述的粉芯丝材药粉成分质量百分含量范围如下：

WC：15～25％；Cr：20.5～10％；Co：10～12％；C：3.0～0.55％；Mo：3.0～0.65％；Ni：10～7.50％；Fe：余量。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

1、将Ni带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的30～35％的本发明粉芯粉末；

2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm得到最终产品。

使用本发明在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的电弧喷涂时的工艺参数进行喷涂，制备得到的电弧喷涂涂层均匀、硬度高，具有良好的抗高温氧化、抗高温腐蚀-磨蚀性能。硬度高(>70HRC)，结合强度好(>50MPa)，涂层中的WC陶瓷硬质相硬度在2032-2088HV_0.1)。对涂层进行磨粒磨损试验，测试其相对耐磨性为20G钢的15倍以上。

附图说明

图1：粉芯丝材生产工艺流程图

具体实施方式

所有实施例喷涂丝材采用粉芯丝材成型机制备：

1.选用10×0.4mm(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的Ni带。先将其轧成U形。取WC：15g；Cr：15g；Co：10g；C：2.5g；Mo：2.0g；Ni：10g；Fe：50g。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流160～200A、喷涂电压28～32V、喷涂气压0.55-0.6MP、喷涂距离100-200mm。涂层硬度、抗磨粒磨损性能测试数据见表1。