[发明专利]一种紫铜管表面等离子熔覆WC强化镍基合金的方法

说明书

本发明公开了一种紫铜管表面等离子熔覆WC强化镍基合金的方法，包括步骤：将紫铜管进行预处理后套设在旋转杆上，旋转杆与旋转底座相连，可带动紫铜管绕其轴线转动；焊枪垂直于紫铜管的轴线设置，并可平行于轴线来回摆动；将Ni60A和WC通过气雾化法制备成包裹型球形粉末作为堆焊材料；对紫铜管进行预热；旋转紫铜管，同时采用等离子粉末堆焊设备对紫铜管表面进行堆焊；对紫铜管的表面堆焊完毕后，保温后空冷至室温。

技术领域

本发明涉及一种紫铜管表面熔覆WC强化镍基合金复合涂层工艺，属表面强化工艺技术领域。

背景技术

铜是人类利用最早的金属之一，现如今，铜及其合金应用在诸多行业，如电气、轻工、建筑工业、机械制造及国防工业等。因为铜及铜合金具有良好的导热性和耐蚀性，被广泛的应用于供热供冷管道，结晶器和贯流式高炉风口小套。但是由于铜及铜合金质地较软，硬度较低，其耐磨性较差，导致使用寿命变短。如果在使用过程中失效，对生活和生产带来不利影响，如管道破裂、高炉停产、连铸质量差等，对国民经济带来巨大损失。故有必要提高铜表面硬度和耐磨性。

近年来，人们广泛采用电镀，热喷涂，共渗等方法提高紫铜表面耐磨性能，但由于制备出来的涂层与基体的结合是机械结合，在使用过程中容易失效，应用受到了限制。因此在涂层与基体之间形成紧密冶金结合的表面处理技术，如等离子熔覆技术，激光熔覆开始备受关注。

等离子堆焊相比激光熔覆的优势是等离子弧热量高、加热速度快、能量利用率高(不存在光反射)、堆焊层质量可控、材料选择范围广、易于操作、设备成本较低、适用于大规模生产。

尽管现在等离子熔覆、等离子喷涂，激光熔覆等技术做了许多研究，但是现有的镍基、钴基、铁基等合金涂层在磨粒磨损、滑动磨损和冲击磨损严重的情况下很难胜任。现有研究表明向自溶性合金粉末中添加高硬度，高耐磨的陶瓷颗粒制备金属陶瓷复合涂层，能兼顾金属的韧性又能保持陶瓷的耐磨性能。但是现在梯度涂层，金属陶瓷复合涂层依然存在界面连接差，润湿性差，内应力大，裂纹敏感性大等缺陷，所以在实际工作中会出现开裂、脱落和氧化等问题，导致涂层失效。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是。

为实现上述目的，本发明提供了一种紫铜管表面等离子堆焊碳化钨强化镍基合金的方法，提供了一种具有高硬度，优异的耐磨性的紫铜圆管表面熔覆技术。以解决背景技术中提到的现有复合涂层的不足，提高紫铜圆管的使用寿命，除紫铜管外，也可适用紫铜棒材和柱材。

为实现以上目的，本发明提供一种紫铜管表面等离子熔覆WC强化镍基合金的方法，包括步骤：

将紫铜管进行预处理后套设在旋转杆上，旋转杆与旋转底座相连，可带动紫铜管绕其轴线转动；焊枪垂直于紫铜管的轴线设置，并可平行于轴线来回摆动；

将Ni60A和WC通过气雾化法制备成包裹型球形粉末作为堆焊材料；

对紫铜管进行预热；

旋转紫铜管，同时采用等离子粉末堆焊设备进行对紫铜管表面进行堆焊，堆焊方式采用摆弧焊，设相邻两条焊道距离为L1，焊枪的摆动行程为Ly，摆弧速度为Vy，紫铜管的转动速度为Vx，则L1、Ly、Vy和Vx被设置为满足下式关系：

对紫铜管的表面堆焊完毕后，保温后空冷至室温。

进一步地，紫铜管的预热温度为600℃-700℃。

进一步地，堆焊材料中WC的质量百分比在0％-55％之间。

进一步地，堆焊后在200℃-300℃保温0.5h-1h。

进一步地，Ly为15mm-25mm；Vx为3mm/s-6mm/s；L1为1mm-3mm。

进一步地，采用感应加热设备对紫铜管进行预热。