[发明专利]一种粉芯丝材及制备高速电弧喷涂层的方法

说明书

本发明公开了一种粉芯丝材及制备高速电弧喷涂层的方法，属于防腐蚀材料技术领域。所述粉芯丝材由铝合金外皮和由合金粉形成的粉芯组成，所述合金粉包含SiC粉、WC粉和Ti粉；按照质量比，所述合金粉中各组分含量为：SiC：8％～46％，WC：14％～46％，Ti：8％～46％。使用所述粉芯丝材制备高速电弧喷涂层时，先对基体表面进行喷砂预处理，之后在预处理后的基体表面利用高速电弧喷涂的工艺方法制备Al‑SiC‑WC‑Ti涂层，即所述Al‑SiC‑WC‑Ti高速电弧喷涂层。制备出的Al‑SiC‑WC‑Ti涂层具有结合强度高、防腐性能优异、表面硬度高等特点，可在“高压腐蚀+冲蚀”环境下稳定服役。

技术领域

本发明涉及防腐蚀材料技术领域，特别涉及一种粉芯丝材及制备高速电弧喷涂层的方法。

背景技术

油田储运设施(如油田污水罐、三相分离器、工艺管线等)经常面临“高压腐蚀+冲蚀”的苛刻环境条件，单纯靠有机涂料难以实现长效防护。采用金属涂层是解决腐蚀/磨损问题的有效方法之一。高速电弧喷涂技术是利用两根金属或合金制备成的合金丝材或粉芯丝材之间的电弧使丝材熔化，同时利用压缩空气将其雾化成微熔滴，高速喷射到工件表面形成涂层的技术。高速电弧喷涂技术是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂技术，具有生产效率高、成本低、工艺实现灵活性高、对工件基体热传输小等优势。

纯Al涂层电位较负，适用于在碳钢或合金钢上进行涂覆。和碳钢或合金钢相比，纯Al涂层相当于阳极，在服役过程中，一方面可优先腐蚀Al来保护钢基体，另一方面Al自身生成的腐蚀产物可有效阻塞涂层表面的微孔隙，形成“自封闭”效应，从而起到保护钢基体的作用。Al涂层作为重防腐手段在很多方面都有成熟应用，例如：在三峡大坝闸门上，就采用了“电弧喷涂Al涂层(200μm)+封孔剂”的防腐工艺进行处理。此外，Al基涂层在很多海洋钢桩、桥梁结构上也有广泛应用。

纯Al涂层耐蚀性能良好，但由于铝自身质地较软，硬度较低，因此在冲蚀、磨蚀等力学损伤的环境下，Al涂层往往会被快速消耗。油田介质中常伴有泥土沙石等固体颗粒，同时，油田储运设施还面临高压腐蚀介质损伤问题，在既有高压腐蚀又有磨损的苛刻环境条件下，Al涂层会被快速损耗，使油田储运设施服役寿命降低，难以实现长效防护。

发明内容

本发明通过提供一种粉芯丝材及高速电弧喷涂层的制备方法，解决了在“高压腐蚀+冲蚀”环境下纯Al涂层损耗快的技术问题。

一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种粉芯丝材，由铝合金外皮和由合金粉形成的粉芯组成，所述合金粉包含SiC、WC和Ti；按照质量比，所述合金粉中各组分含量为：SiC：8％～46％，WC：14％～46％，Ti：8％～46％。

优选的，所述SiC、WC和Ti的粒度均为178～297μm。

优选的，所述粉芯丝材的粉芯填充率为33％～37％。

进一步地，所述合金粉中还包含Al粉，粉芯填充率为33％～37％。

另一方面，本发明提供了一种使用上述粉芯丝材制备高速电弧喷涂层的方法，包括：

对基体表面进行喷砂预处理；

对预处理后的基体表面高速电弧喷涂所述粉芯丝材，形成Al-SiC-WC-Ti涂层，即所述Al-SiC-WC-Ti高速电弧喷涂层。

优选的，所述基体材质为碳钢或合金钢。

优选的，在进行所述喷砂预处理时，控制压力为0.6～0.8MPa，喷砂角度为70～90°，喷砂距离为150～180mm。

优选的，所述高速电弧喷涂的工艺参数为：压缩空气压力0.6～0.8MPa、喷涂电压32～36V、喷涂电流110～140A、喷涂距离150～180mm。