一種高鉻鉬合金電弧噴塗用粉芯絲材的製作方法

2023-05-16 22:09:46

專利名稱：：一種高鉻鉬合金電弧噴塗用粉芯絲材的製作方法
技術領域：
：一種高硬度高抗硫腐蝕電弧噴塗粉芯絲材，屬於材料加工工程中的熱噴塗領域，該發明主要應用於燃煤電站鍋爐普通煤粉爐"四管"抗高溫腐蝕-衝蝕磨損，鋼廠轉爐煙罩以及煙道防腐耐磨，各種軸類、曲軸、柱塞、造紙烘缸等修復。
背景技術：
：隨著現代工業的發展，對機械產品零件表面的性能要求越來越高，要求能在高速、高溫、高壓、重載以及腐蝕介質工況下可靠而持續地工作，這就對製造技術提出了挑戰。這一挑戰既推動著表面工程學科的發展，又呼喚著先進的表面工程(例如複合表面工程、納米表面工程等)在製造業中的廣泛應用。電廠鍋爐燃燒固體燃料的煙氣中含有大量的飛灰顆粒，這些高速的灰粒對受熱面管道的衝刷，使管壁表面嚴重磨損。電廠鍋爐所使用的燃煤通常含有Na,K,S等，煤粉燃燒後將產生這些元素的氧化物。鍋爐運行時水冷壁首先發生氧化，在表面形成Fe203，燃料飛灰中的Na20和K20凝結在管壁上，與煙氣中的S03化合成硫酸鹽。硫酸鹽有粘性，可捕捉飛灰，形成結渣，外層溫度升高，形成流渣。煙氣中的S03穿過灰渣層與硫酸鹽及Fe203發生反應生成具有低熔點的複合硫酸鹽，引起管道的熱腐蝕。因此，鍋爐管道在一定溫度下，同時承受磨損和熱腐蝕共同作用，引起鍋爐管壁減薄，甚至引起爆管洩露事故。對於鍋爐受熱面的金屬管道抗高溫氧化磨損防護，通常有表面防護和非表面防護。非表面防護措施有提高煤質、改進爐型、改善燃燒、提升材質等。採用低氧燃燒技術，儘可能使各燃燒器間的煤粉濃度均勻，合理的配風及強化鍋爐內的湍流混合，控制適當的煤粉細度，避免出現受熱面管壁溫度局部過熱，在管壁面附近採用噴空氣保護膜、加添加劑、控制爐膛出口煙溫、加襯等防護措施。此用在管壁表面噴塗塗層的方法是鍋爐水冷壁有效的表面防護的方法之一，適合於現場施工，價格低廉，成為鍋爐管道抗熱腐蝕的有效方法，其中熱噴塗是最有效的塗層防護方法。在工程中使用的噴塗方法主要包括電弧噴塗、等離子噴塗和超音速火焰噴塗。而相對於等離子噴塗和超音速火焰噴塗，電弧噴塗由於具有快速加熱、快速冷卻和可實現現場大面積加工、噴塗效果好、噴塗塗層性能良好的特點，被廣泛用於防腐、耐磨等加工領域。在修復腐蝕和磨損塗層，金屬Cr具有最好的耐磨防腐作用，其具有良好的高溫抗氧化性能，在金屬物中最具耐高溫氧化、耐酸和耐鹼腐蝕性能，且在高溫下與耐熱合金基體有相當好的熱膨脹係數匹配能力。Cr-Mo合金是在Cr金屬的基礎上添加Mo金屬，使得材料具有很更好的耐磨損能力，從而可以進一步增強塗層的耐腐蝕性能。
發明內容本發明所要解決的問題是用本發明製備的電弧噴塗塗層抗高溫氧化、抗高溫腐蝕-磨蝕性能與未噴塗本產品的管壁表面相比，其性能有明顯提高，解決鋼廠轉爐煙罩以及煙道產生高溫氧化腐蝕和衝蝕磨損問題，確保煉鋼廠轉爐的安全運行。本發明所提供的抗高溫氧化電弧噴塗粉芯絲材，其特徵在於，所述的粉芯絲材外皮為低碳冷軋鋼帶，所述的粉芯絲材藥粉成分質量百分含量範圍如下金屬鉻2229%;金屬鉬5~9%;金屬鎳2.510%;金屬鋁4.06.5%;碳0.5~1%;稀土1.0-3.0%;餘量金屬鐵。其中各組分作用如下金屬鉻增加塗層的耐蝕性，生成0203保護塗層，0"203的生成既能降低鹽中的活度，抑制氧化鎳鹼性熔融，又不致於發生酸性熔融。金屬鉬提高塗層的緻密性能，降低塗層的孔隙率。金屬鎳增加塗層的耐蝕性，與金屬鉻共同作用可以提高塗層的耐腐蝕性能。金屬鋁具有很好的耐腐蝕性能，同時可以提高塗層的硬度和耐磨損性能，同時可以和金屬鐵、鎳形成金屬間化合物，起到固熔強化的作用。碳與其他金屬形成碳化物，提高塗層的硬度和耐磨性能。稀土可以提高塗層的耐磨、耐腐蝕、抗氧化性能和熱振性能。金屬鐵可以作為塑性相起粘結硬質相的作用，同時也可以和其他金屬形成金屬間化合物起到強化塗層的作用。本發明的製備方法採用現有技術，包括以下步驟1、將低碳冷軋鋼帶軋成U形，再向U形槽中加入佔本發明噴塗絲總重的3945%的本發明粉芯粉末；2、將U形槽合口，使粉芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最後使其直徑達到3.0mm得到最終產品。使用本發明在經過噴砂粗化後的金屬基體上按照現有技術中的電弧噴塗時的工藝參數進行噴塗，製備得到的電弧噴塗塗層具有良好的抗高溫氧化、抗高溫腐蝕-磨蝕性能。採用電弧噴塗技術在鍋爐普通煤粉爐"四管"及鋼廠轉爐煙罩以及煙道腐蝕磨損嚴重的地方噴塗本發明製備的塗層，運行一年停爐小修，管道無損傷，解決了工程使用中高溫氧化腐蝕的問題。圖l:藥芯焊絲成形工藝示意圖。圖2:噴塗層抗高溫氧化性能具體實施例方式所有實施例噴塗絲材採用粉芯絲材成型機製備1.選用10x0.3mm(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的低碳冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取金屬鉻粉末250克、金屬鉬粉末55克、金屬鎳粉末30克、金屬鋁粉末50克、碳5克、稀土10克、金屬鐵600克。將所取各種粉末放入混粉機內混合IO分鐘，然後將混合粉末加入U形的低碳冷軋鋼帶槽中，填充率為40%。將U形槽合口，使藥粉包裹其中，再經過拉絲模逐漸減徑使其直徑達到3.0mm。在經過噴砂粗化後的金屬基體上製備電弧噴塗塗層，噴塗電流150180A、噴塗電壓30~32V、噴塗氣壓0.55MP、噴塗距離150mm。噴塗層抗高溫氧化性見圖2、顯微硬度相對耐磨性見表1。2.選用10x0.3mm(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的低碳冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取金屬鉻粉末200克、金屬鉬粉末60克、金屬鎳粉末25克、金屬鋁粉末55克、碳5克、稀土10克、金屬鐵645克。將所取各種粉末放入混粉機內混合10分鐘，然後將混合粉末加入U形的低碳冷軋鋼帶槽中，填充率為42%。將U形槽合口，使藥粉包裹其中，再經過拉絲模逐漸減徑使其直徑達到3.0mm。在經過噴砂粗化後的金屬基體上製備電弧噴塗塗層，噴塗電流150180A、噴塗電壓3032V、噴塗氣壓0.6MP、噴塗距離100mm。噴塗層抗高溫氧化性見圖2、顯微硬度相對耐磨性見表1。3.選用10x0.3mm(寬度為10mm,厚度為0.3mm)的低碳冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取金屬鉻4粉末270克、金屬鉬粉末75克、金屬鎳粉末50克、金屬鋁粉末50克、碳10克、稀土20克、金屬鐵525克。將所取各種粉末放入混粉機內混合10分鐘，然後將混合粉末加入U形的低碳冷軋鋼帶槽中，填充率為43%。將U形槽合口，使藥粉包裹其中，再經過拉絲模逐漸減徑使其直徑達到3.0mm。在經過噴砂粗化後的金屬基體上製備電弧噴塗塗層，噴塗電流150180A、噴塗電壓3032V、噴塗氣壓0.55MP、噴塗距離200mm。噴塗層抗高溫氧化性見圖2、顯微硬度相對耐磨性見表1。4.選用10x0.3mm(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的低碳冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取金屬鉻粉末280克、金屬鉬粉末80克、金屬鎳粉末50克、金屬鋁粉末50克、碳10克、稀土20克、金屬鐵510克。將所取各種粉末放入混粉機內混合IO分鐘，然後將混合粉末加入U形的低碳冷軋鋼帶槽中，填充率為45%。將U形槽合口，使藥粉包裹其中，再經過拉絲模逐漸減徑使其直徑達到3.0mm。在經過噴砂粗化後的金屬基體上製備電弧噴塗塗層，噴塗電流150180A、噴塗電壓3032V、噴塗氣壓0.6MP、噴塗距離200mm。噴塗層抗高溫氧化性見圖2、顯微硬度相對耐磨性見表1。表1所打硬度均採用HXD—1000數字式顯微硬度計，載荷為100g，加載時間15s，對噴塗層取十點打硬度，最後得到該塗層的平均顯微硬度值。衝蝕實驗採用試製的常溫衝蝕實驗機進行，每個實施例的試樣尺寸為57x57x6mm，實驗採用壓縮空氣作加速氣體。噴嘴直徑為10mm，噴嘴口到試樣表面中心的距離為100mm。壓縮空氣壓力為0.6MPa，流量為800~850g/min,衝蝕時間為6min。16目的棕剛玉砂為衝蝕磨料，衝蝕角度可在30°到90。間變化，塗層的衝蝕磨損性能用衝蝕率來表示。衝蝕率是指經單位磨料衝蝕後試樣所損失的質量，實驗時用Q235鋼作為對比，對比件失重量與測量件失重量之比作為該複合塗層的相對耐磨性。相對耐衝蝕磨損性—標準試樣失重量￡一~i辦失重量塗層抗高溫氧化試驗試樣基體為Q235鋼，尺寸為20mmxcD10mm的圓柱形試樣，先對試樣的各個表面進行清洗和噴砂處理，然後進行噴塗，塗層厚度0.4~0.5mm。取一些坩堝在80(TC退氣處理後，將其和原始試件一起稱重，記錄該值。然後將坩堝和試件放置在鍋爐內，在650'C加熱400個小時，每擱一段時間將試樣取出，冷卻到室溫之後測量記錄下試樣和坩鍋的質量，並計算試樣單位表面積的增重，質量測量採用的是北京塞多利斯儀器公司生產的BS224S電子天平，精確到O.OOOlg。如表1與圖1所示，所研製的電弧噴塗塗層抗高溫氧化性能好，硬度高，可以滿足轉爐煙罩運行的工礦要求。表1tableseeoriginaldocumentpage5權利要求1、一種高硬度高抗硫腐蝕電弧噴塗粉芯絲材，其特徵在於，由Cr-Mo合金組成塗層主要成分，具有很好的抗氧化腐蝕和抗高濃度硫環境下腐蝕的性能。所述的粉芯絲材外皮為低碳冷軋鋼帶鋼帶，所述的粉芯絲材藥粉成分質量百分含量範圍如下金屬鉻22～29％；金屬鉬5～9％；金屬鎳2.5～10％；金屬鋁4.0～6.5％；碳0.5～1％；稀土1.0～3.0％；餘量金屬鐵。全文摘要一種高硬度高抗硫腐蝕電弧噴塗粉芯絲材，屬於一種金屬材料表面防護用抗高溫氧化和抗腐蝕電弧噴塗粉芯絲材。本發明屬於材料加工工程中的熱噴塗領域，主要用於燃煤電站鍋爐普通煤粉爐「四管」抗高溫腐蝕-衝蝕磨損，綱廠轉爐煙罩以及煙道防腐耐磨，各種軸類、曲軸、柱塞、造紙烘缸等修復。本發明的抗高溫氧化電弧噴塗粉芯絲材，其特徵在於，所屬的粉芯成分質量百分含量範圍如下金屬鉻22～29％；金屬鉬5～9％；金屬鎳2.5～10％；金屬鋁4.0～6.5％；碳0.5～1％；稀土1.0～3.0％；餘量金屬鐵。其製備方法採用現有技術將低碳冷軋鋼帶先軋成U形，再向U型槽中加入佔噴塗絲總重的30-40％的粉芯粉末；將U型槽合口，使粉芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減輕，直徑達到3.0mm。經過本產品製備的電弧噴塗塗層抗高溫氧化性能好，硬度高，可以滿足鍋爐運行的工礦要求。文檔編號C23C4/06GK101497978SQ20081000666公開日2009年8月5日申請日期2008年1月31日優先權日2008年1月31日發明者胡為峰,爽葛申請人:北京賽億表面工程技術有限公司