[发明专利]一种防高温氧化腐蚀的Fe-Mn-Cr-Al电弧喷涂粉芯丝材

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工工程中的热喷涂领域，特别地，涉及一种低成本的防高温氧化腐蚀的电弧喷涂粉芯丝材。

背景技术

在火电站锅炉管道和石化、冶炼等设备及零件中，存在着大量的高温氧化以及腐蚀等引起设备零件损坏的现象。采用电弧喷涂技术，在设备零件和锅炉管道表面涂覆一层抗氧化、耐腐蚀涂层，是目前广泛应用的一种表面防护技术。

常见的电弧喷涂丝材主要有Fe基和Ni基两大类。其中，Fe基喷涂丝材中，马氏体不锈钢丝(如Cr13型)是较为常用的喷涂丝材；Ni基合金丝材中，Ni80Cr20、Ni70Cr30、45CT为较常见的合金丝材；NiAl合金丝(如Ni95Al5)是另外一种得到广泛应用的镍基合金丝材。

但现有电弧喷涂丝材都含有较高的Ni、Cr含量，且由于Ni与Cr元素矿产资源少，导致电弧喷涂丝材成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种防高温氧化腐蚀的Fe-Mn-Cr-Al电弧喷涂粉芯丝材，该粉芯丝材通过电弧喷涂技术在锅炉管道受热面和石油化工相关设备及零件表面制成防护涂层，以提高设备及零件的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种防高温氧化腐蚀的Fe-Mn-Cr-Al电弧喷涂粉芯丝材，它主要由外包层和粉芯组成；所述外包层为低碳钢带或不锈钢带；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、Al粉、FeSi粉、Cr₃C₂粉、Mo粉和Ni粉组成，它们的重量百分比分别为Mn粉40～60％、Cr粉15～18％、Al粉10～15％、FeSi粉2～3％、Cr₃C₂粉10～13％、Mo粉3～5％，余量为Ni粉。

本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：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的工艺参数进行喷涂，得到的电弧喷涂涂层为奥氏体和铁素体相基体，硬度≥HRC36，结合强度≥30MPa；较强的抗高温氧化能力，使用温度高于304L不锈钢丝材制成的涂层；耐酸、碱腐蚀性高于316L不锈钢丝材制成的涂层；本发明粉芯丝材成本仅为316L不锈钢丝材的1/2～2/3。可广泛用于锅炉受热面管道、石化、冶炼设备零件的抗高温氧化腐蚀防护及表面修复。推广应用必将带来显著的经济效益，具有重要的现实意义。

具体实施方式

本发明根据锰与镍、铝与铬元素原子结构和物理性能的相似性原理，以锰代镍、以铝代铬制成Fe-Mn-Al合金和Fe-Mn-Cr合金，与现有Fe基和Ni基电弧喷涂丝材具有相近的性能，且Ni和Cr含量降低。

本发明的防高温氧化腐蚀的Fe-Mn-Cr-Al电弧喷涂粉芯丝材主要由外包层和粉芯组成。外包层为低碳钢带和不锈钢带中的任何一种；粉芯成分重量百分比含量范围如下：

组分            重量百分比(％)

Mn粉            40～60

Cr粉            15～18

Al粉            10～15

FeSi粉          2～3

Cr₃C₂粉         10～13

Mo粉            3～5

Ni粉            余量

上述粉末的粒径为-80～+300目，各组分粉末需经100～200℃烘干，然后搅拌均匀。

本发明Fe-Mn-Cr-Al系电弧喷涂粉芯丝材的制备方法如下：

1、将厚度为0.2～0.5mm的外皮材料裁成10～14mm的带材，经包丝机的三组滚压轮逐步滚压成U型截面，将配制好的粉芯粉末通过包丝机加粉器自动加入到U型带中；

2、经过包丝机的六组滚压轮将U带上口逐步合拢并压实，使芯粉包裹其中，然后经过拉丝机的8～12道拉拔、减径。最后得到直径为2～3mm，芯粉填充率为32～45％的成型丝材。

实施例1：

外包层选用宽14mm，厚0.2mm的低碳钢带，粉芯填充率为45％。粉芯的组分及其重量百分比如下：

组分        重量百分比(％)

Mn粉        60

Cr粉        15

Al粉        10

FeSi粉      2

Cr₃C₂粉     10