[发明专利]一种纳米金属陶瓷涂层活塞杆及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在冶金、机械、石油、化工、动力等领域使用的压缩机、液压油缸活塞杆。

背景技术

活塞杆是压缩机、液压油缸活塞杆是提高压力的部件，特别在石油、化工、动力等工业中已成为必不可少的关键的部件，它在高温、高压、干摩擦，油摩擦，大气腐蚀和盐雾腐蚀、化学腐蚀、细砂磨损、承受拉压交变载荷条件下工作，所以活塞杆的工作条件极为苛刻。传统意义上为了延长活塞杆的使用寿命，偏重于从零件结构的刚度、强度、热处理、镀铬及抗疲劳性能上进行设计，而且活塞杆选材原则重视零件整体材质的选择，较少将基材的选用与表面材质的选用统筹考虑，而且镀铬耐磨不耐氯离子腐蚀。特别是对于二十米左右细长活塞杆，喷涂金属陶瓷涂层较难加工，一是活塞杆细长易弯，加工难保正直线度，二是喷涂时难以保证活塞杆表面涂层厚度，活塞杆过于细长易造成喷涂金属陶瓷涂层磨削易剥落，而且喷涂温度变化相差太大引起裂纹。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有纳米金属陶瓷涂层的活塞杆及其制造方法。 

本发明纳米金属陶瓷涂层细长活塞杆的技术方案是：所述纳米金属陶瓷涂层细长活塞杆的基体为45号钢，基体经调质处理，硬度为hrc33—hrc43，基体上涂覆一层纳米金属陶瓷涂层，涂层的厚度为100-500um；活塞杆直径70-360mm，长4000-20000mm。

喷涂纳米金属陶瓷，细长活塞杆的转速300-1000转/分，用无芯磨床活塞杆转速100-450转/分，用金刚石砂轮转速为2000-3000转/分

所述纳米金属陶瓷涂层活塞杆制造方法如下：

（1）预处理：活塞杆基体放入超声波中去油，喷砂除去表面氧化层，使活塞杆表面干净；

（2）热喷涂：超音速火焰喷涂表面纳米金属陶瓷，涂层的厚度为100-500um。喷涂火温控制为2700-3400摄氏度，喷涂的空气压力为0.3-0.6Mpa；丙烷液体气压为0.3-0.8mpa，氮气为送粉气体，氮气压力0.6-1.2mpa，氧气压力0.3-0.8mpa，涂层底层为镍铬合金层，层厚为10-80um，涂层表层喷涂含纳米碳化硅、碳化钨、碳化铬、铝、石墨、二氧化钛的金属陶瓷层。

其中金属陶瓷成分是：直径20-59nm的纳米碳化硅含量0.2-5%，直径50-70nm的碳化钨含量0.1-2%，直径5-45um的碳化铬含量0.1-6%，直径30-100um的铝含量10-45%，直径1-5um的石墨含量10--30%，直径15-45um的二氧化钛含量25-40%。

（3）检验入库。

本发明纳米金属陶瓷涂层活塞杆耐磨是镀铬5-8倍、结合力为65-85MPa，硬度为HV1200-1400，盐雾时间5000小时以上。所以，本发明的活塞杆寿命耐磨耐腐5000多小时，比现有镀铬渗氮的寿命提高4-6，显著降低了使用成本，减少了设备的报废率。

具体实施方式

本发明纳米金属陶瓷涂层活塞杆的基体为45号钢，基体经调质处理，硬度为hrc33—hrc43，基体上涂覆一层纳米金属陶瓷层，涂层的厚度为100-500um；活塞杆直径70-360mm，长4000-20000mm。

所述纳米金属陶瓷涂层活塞杆的制造方法如下：

（1）预处理：热反应超耐磨耐腐纳米金属陶瓷涂层细长活塞杆基体去油，喷砂除去表面氧化层，使表面干净。

（2）热喷涂：超音速火焰喷涂表面纳米金属陶瓷，涂层的厚度为100-500um。在喷涂过程中，超音速火温控制：2700-34000摄氏度，喷涂的气压为0.3-0.6Mpa；丙烷0.3-0.8mpa，氮气送粉压力0.6-1.2mpa，氧气0.3-0.8mpa，喷涂底层为镍铬合金层，表层为喷涂，纳米碳化硅、碳化钨、碳化铬、铝、石墨、二氧化钛的纳米金属陶瓷层。用超音速火焰喷涂2700-34000摄氏度，使材料在高温下形成热反应生成碳化钛合金和陶瓷晶化合金，材料热反应后，用超音速度喷涂到活塞杆上，喷涂距离100-400mm，才能控制活塞杆表面在100度以内，结合强度65-85MPa。

其中金属陶瓷成分是：直径20-59nm的纳米碳化硅含量0.2-5%，直径50-70nm的碳化钨含量0.1-2%，直径5-45um的碳化铬含量0.1-6%，直径30-100um的铝含量10-45%，直径1-5um的石墨含量10--30%，直径15-45um的二氧化钛含量25-40%。

（3）检验入库。