風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝的製作方法
2023-09-10 18:20:20 1
專利名稱：風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種葉片表面複合塗層的加工方法，尤其涉及一種大型脫硫風機、燒結風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝。
背景技術：
我國60(MW、100(MW大型發電機組、鋼廠燒結機組的增壓脫硫風機轉子大多為進口產品，由於進口備件昂貴，極大地增加了設備維修費用，同時進口備件周期長，對機組的備件供應和維修及時性帶來了隱患。600麗、1000麗發電機組、鋼廠燒結機組增壓脫硫風機，其動葉片的長度達到1. 5M，葉片最大厚度達70 90mm，葉片根部截面弦長超過500mm。經過增壓脫硫系統處理後煙氣含有酸性冷凝液和固體顆粒。酸性冷凝液主要有氯化物和硫酸鹽組成。在增壓脫硫裝置處理過的煙氣，煙氣溫度在100°C左右，工作條件惡劣，煙氣中含有硫酸鹽、氯化物等具有很強的腐蝕性介質，同時含有大量粉塵狗0、K2O, Na2O, Τ. Fe、MgO、CaO、Al2O3固態粒子。在腐蝕性介質和固態粒子的多重複雜工況衝刷下，葉片的防磨、抗蝕是電站脫硫、燒結風機安全運行最基本要求。為了有效防禦風機葉片表面酸性冷凝液、固體顆粒衝蝕磨損，需要對風機葉片表面進行耐磨、抗蝕強化處理。關鍵要求解決葉片表面塗層材料的防磨、抗蝕性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，該工藝是在葉片表面製備三層複合塗層，能夠對電站脫硫、鋼廠燒結風機葉片表面實施有效保護。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其步驟為
1)先將葉片葉根部分用工位器件包裹好；
2)用棕剛玉磨料對葉片需要噴塗部位進行噴砂、拉毛處理；
3)採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的MCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目；
4)再噴塗WC+10Co+4Cr粉末作為中間過渡層，該粉末粒度為-30/+5μ m ；
5)最後噴塗Al203+Cr3C2陶瓷塗料封孔劑對塗層外表面實施封閉處理。所述NiCrAl自結合粉末塗層厚度為0. 03 0. 08mm ;NiCrAl自結合粉末塗層厚度較佳值為0. 05mm。所述中間過渡層WC+10Co+4Cr粉末塗層厚度為0. 32 0. 37mm ；中間過渡層WC+10Co+4Cr粉末塗層厚度較佳值為0. 35mm。本發明採用超音速噴塗技術在電站脫硫、鋼廠燒結風機葉片表面製備三層不同功能的塗層，使電站脫硫、鋼廠燒結風機葉片具有優異的防磨抗蝕功能，同時避免傳統氧乙炔噴塗導致葉片產生變形、耐磨層裂紋等問題。
本發明採用超音速噴塗技術，超音速噴塗設備是以煤油作為主要燃料來運行，氧氣作為輔助氣體，高速火焰(HVOF)噴塗技術是用高能熱源，利用超音速噴槍形成高溫火焰流，將粉末加熱，利用火焰流將熔化狀態下粉末和未熔化粉末以高速噴向工件基體表面，形成少空隙、低氧化、高粘合力、低殘餘應力的高質量塗層，並且由於超音速噴塗過程中基體溫度小於150°C，工件的基本金屬不會發生相變及工件不發生變形。本發明首先在葉片表面噴塗一層MCrAl自結合粉末，使粉末能和基體形成顯微擴散，使塗層與基體機械牢固地結合；然後再噴塗一層WC耐磨損、抗腐蝕塗層粉末，具有超低氧化率、低孔隙率、高硬度性能塗層；最後在塗層表面採用具有良好耐磨性的陶瓷塗料作為封孔劑實施封閉處理，確保葉片在腐蝕性介質和固態粒子的多重複雜工況衝刷下，葉片的防磨、抗蝕性能保證電站脫硫風機、鋼廠燒結風機安全運行基本要求。採用本發明噴塗工藝的葉片表面耐磨、抗蝕塗層，其塗層硬度達到HV1200 1400，並在外表面塗有一層陶瓷材料，該陶瓷材料是綜合了各種塗層性價比，最後確定採用Al203+Cr3C2陶瓷塗料作為封孔劑，經磨損、腐蝕試驗該塗層耐磨、抗蝕效果良好。
圖Ia為葉片正面視圖(採用本發明噴塗工藝對葉片正面進行全部噴塗)，圖Ib為圖Ic中A-A向視圖(塗層在葉片上示意圖)，圖Ic為葉片反面視圖(採用本發明噴塗工藝對葉片反面進行局部噴塗)；
圖2為顆粒衝蝕磨損實驗方法示意圖。圖中1葉片，2噴塗層(塗層)，3工位器件，4顆粒衝蝕磨損實驗機。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1
一種大型脫硫、燒結風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其步驟為1)先將葉片ι葉根部分用工位器件3包裹好，葉片葉根部位先期已進行了金加工，葉片1葉根部位用工位器件3包裹好後能阻止被塗料覆蓋，參見圖1 ； 2)用棕剛玉磨料對該葉片1需要噴塗部位進行噴砂、拉毛處理； 3)採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的MCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目，塗層厚度0. 05mm ；使粉末和基體形成顯微擴散，達到牢固地結合，塗層和基體結合可達到70MP以上。4)再噴塗一層WC+10Co+4Cr粉末作為中間耐磨過渡層，該粉末粒度為-30/+5 μ m，塗層厚度0. 35mm ；該塗層的硬度僅次於金剛石，具有很高硬度和優異耐磨粒磨損性能，耐磨抗蝕層的硬度達到HV1200 1400。鈷的包覆減少了碳化鎢的氧化和分解，同時由於鈷的熔點比碳化鎢低，在一定溫度下鈷熔化而碳化鎢未熔化時噴塗，就能增強塗層與基體及塗層自身的結合強度，使塗層的緻密度增大，氣孔率下降，而且提高了塗層的衝擊韌性，也提高了塗層的耐磨性，同時鈷包碳化鎢中的金屬鉻的增加能使塗層的耐腐蝕性能顯著增加。5)最後在鈷包碳化鎢塗層外表面採用具有良好耐磨、耐腐蝕性的Al203+Cr3C2陶瓷塗料作為封孔劑，用噴塗設備對塗層實施封閉處理，從而進一步抵禦外部腐蝕性介質滲入塗層2中的孔隙，因為外部腐蝕性介質滲入塗層中的孔隙後將導致界面腐蝕和塗層剝落。
實施例2
一種大型脫硫、燒結風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其步驟1)和2)與實施例1相同，步驟3)中，採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的NiCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目，塗層厚度0. 03mm ；步驟4)中，再噴塗一層WC+10Co+4Cr粉末作為中間耐磨過渡層，該粉末粒度為-30/+5 μ m,塗層厚度0. 37mm ；最後在鈷包碳化鎢塗層外表面採用具有良好耐磨、耐腐蝕性的Al203+Cr3C2陶瓷塗料作為封孔劑對塗層實施封閉處理。實施例3
一種大型脫硫、燒結風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其步驟1)和2)與實施例1相同，步驟3)中，採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的NiCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目，塗層厚度0. 08mm ；步驟4)中，再噴塗一層WC+10Co+4Cr粉末作為中間耐磨過渡層，該粉末粒度為-30/+5 μ m，塗層厚度0. 32mm ；最後在鈷包碳化鎢塗層外表面採用具有良好耐磨、耐腐蝕性的Al203+Cr3C2陶瓷塗料作為封孔劑對塗層實施封閉處理。耐衝刷試驗
在一定的實驗條件下，採用不同塗層抗蝕材料所對應的被測試試樣衝蝕磨損失重量進行評價，失重越小，說明被測試試樣耐衝蝕磨損性能越好。參見圖2，在顆粒衝蝕磨損實驗機4，將試樣放在經壓縮空氣加速的砂粒出口，試樣角度可以進行調節，磨料為普通砂粒摻有一定量的Al2O3，衝蝕磨料以一定角度25°、距離為200mm，撞擊試樣表面，來測試試樣的衝蝕表面磨損程度，測試衝蝕前後試樣失重量來驗證試樣表面耐衝蝕性能，通過對比經不同材料表面處理確定合理的表面抗衝蝕磨損防護方案，參見表1。表 1
}枯角表面濯衝刷前/g衝刷後/g失重/g25°Deleio 606362. 790.21 對比例2Crl36 66.640.36 對比例WC-Co6968.930.07 實施例1IC-Co6968,900.10 實施例2WC-Co6968.910.09 實施例3
耐酸性腐蝕試驗
利用某企業的物理實驗室模擬電站脫硫風機、鋼廠燒結脫硫風機工況環境，將硫酸鹽、氯化物腐蝕溶液霧化PH值為1，溫度為室溫和100°兩種溫度。通過對比不同表面處理及耐蝕性能，確定合理的表面抗蝕防護方案，參見表2。
表 2
試樣狀態試驗(室溫)8h試驗(室溫)72h試驗(100° ) 8h試驗(100° )72h酚醛樹脂良好一般差差對比例Ni-P良好良好及格及格對比例陶瓷塗料良好良好及格及格實施例1、2、3本發明採用超音速噴塗技術對大型發電機組增壓脫硫風機、鋼廠燒結風機和靜調風機葉片表面進行強化處理，使葉片具有良好的塗層結合強度，優異的防禦含有硫酸鹽、氯化物等具有很強的腐蝕性耐酸性冷凝液及含有大量i^eO、Al2O3等固態粒子的腐蝕性介質和固態粒子的多重複雜工況衝刷，有效提高葉片使用壽命。
權利要求
1.一種風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其特徵是，所述噴塗工藝的步驟為1)先將葉片葉根部分用工位器件包裹好；2)用棕剛玉磨料對葉片需要噴塗部位進行噴砂、拉毛處理；3)採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的MCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目；4)再噴塗WC+10Co+4Cr粉末作為中間過渡層，該粉末粒度為-30/+5μ m ；5)最後噴塗Al203+Cr3C2陶瓷塗料封孔劑對塗層外表面實施封閉處理。
2.根據權利要求1所述的風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其特徵是，所述NiCrAl自結合粉末塗層厚度為0. 03 0. 08mm。
3.根據權利要求2所述的風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其特徵是，所述NiCrAl自結合粉末塗層厚度為0. 05mm。
4.根據權利要求1或2所述的風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其特徵是，所述中間過渡層WC+10Co+4Cr粉末塗層厚度為0. 32 0. 37mm。
5.根據權利要求4所述的風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其特徵是，所述中間過渡層WC+10Co+4Cr粉末塗層厚度為0. 35mm。
全文摘要
本發明公開了一種風機葉片表面複合塗層超音速噴塗工藝，其步驟為1)先將葉片葉根部分用工位器件包裹好；2)用棕剛玉磨料對葉片需要噴塗部位進行噴砂、拉毛處理；3)採用超音速噴塗設備在葉片基體上噴塗一層具有良好結合性質的NiCrAl自結合粉末，該粉末粒度為-150/+300目；4)再噴塗WC+10Co+4Cr粉末作為中間過渡層，該粉末粒度為-30/+5μm；5)最後噴塗Al2O3+Cr3C2陶瓷塗料封孔劑對塗層外表面實施封閉處理。本發明採用超音速噴塗技術在風機葉片表面製備三層不同功能的塗層，使風機葉片具有優異的防磨抗蝕功能，從而能對電站脫硫風機、鋼廠燒結風機葉片表面實施有效保護。
文檔編號C23C4/12GK102560316SQ201110450098
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉志鴻, 周土紅, 顧恆慶, 黃勤 申請人:上海鼓風機廠有限公司