一種含氮化物熱噴塗粉芯線材的製作方法
2023-10-05 23:49:44 1
專利名稱：一種含氮化物熱噴塗粉芯線材的製作方法
技術領域：
屬於材料加工工程中的熱噴塗領域，該發明主要應用於軸類、柱塞、造紙烘缸、水
輪機、航空發動機葉片的的熱噴塗修復。
背景技術：
耐磨損性是熱噴塗塗層的一項重要的工程性質。耐磨塗層用於一些具有相對運動 的磨損零件上，抵抗磨料磨損、粘著磨損和衝蝕磨損等。傳統材料主要有碳化物塗層如WC、 Cr^，氧化物陶瓷塗層如A1203、 Ti02。 在< 55(TC的工作溫度下，通常採用WC(其硬度為HV1780)作為耐磨硬質相，HVOF 工藝噴塗的CoCr-WC粉末，已經成功地應用於航空發動機等零部件，是鍍硬鉻的理想替代 塗層。 在550 90(TC的工作溫度區間，通常採用Cr3C2(其硬度為HV1300)作為耐磨硬
質相，它在金屬型碳化物中抗氧化能力最強，常溫硬度和高溫硬度都相當高。 由此可見，傳統的金屬型碳化物和氧化物陶瓷其硬度偏低，抗氧化溫度也不能超
過IOO(TC ，不能適應現代工業更高的要求，而氮化物塗層可解決此類問題，表一種列出的是
碳化物和氮化物的物理性能對比。 由表可見，同種元素氮化物的硬度和抗氧化溫度都要高於對應的碳化物。氮化物 噴塗材料是21世紀最有前景的表面工程材料之一。 根據近幾年的研究內同顯示，含氮化物的熱噴塗材料雖已引起了各研發人員的關 注，但含氮化物熱噴塗粉芯線材的研製在國內、國外尚為見相關的專利及文獻報導。
表1碳化物和氮化物性能對比
硬度(HV)抗氧化溫度('c)
碳化物碳化硼4950800
碳化鉻1300900
碳化鴨1780550
氮化物氮化硼8000-90001500
氮化鉻1700~21001200
氮化鈦22001150
發明內容
本發明所要解決的問題是克服傳統噴塗材料中存在的問題，提供一種含氮化物耐
高溫高耐磨熱噴塗粉芯線材製備方法。 本發明所提供的含氮化物熱噴塗粉芯線材，其特徵在於，所述的藥芯成分範圍如 下
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氮化鉻(CrN):噴塗塗層耐磨硬質相。質量百分含量為20 35%。
氮化硼(BN):噴塗塗層耐磨硬質相。質量百分含量為5 20%。
氮化鈦(TiN):噴塗塗層耐磨硬質相。質量百分含量為15 25%。
75#矽鐵向塗層過渡合金元素，脫氧。質量百分含量為4 12%。
硼鐵向塗層過渡合金元素。質量百分含量為10 20%。
鈦鐵向塗層過渡合金元素，脫氧。質量百分含量為3 10%。
本發明的製備方法採用現有技術，包括以下步驟 第一步將軋鋼帶成U形，再向U形槽中加入佔本發明粉芯線材總重20-50X的本 發明粉芯； 第二步將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2. Omm，得到最終產品。
圖1為藥芯焊絲成形工藝示意圖。
具體實施例方式
所有實施例熱噴塗粉芯線材都由"被動拉拔式藥芯焊絲成型機"制出。
1.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末20克、氮化硼粉末20克、氮化鈦25克、75#矽鐵粉末12克、硼鐵粉末20 克、鈦鐵粉末3克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。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H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為20% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然後使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最後使其直徑達到2. Omm。噴塗電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴塗距離15 25釐米。塗層硬度及相對耐磨性見表二。 2.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末35克、氮化硼粉末5克、氮化鈦23克、75#矽鐵粉末10克、硼鐵粉末17 克、鈦鐵粉末10克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。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H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為25% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然後使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最後使其直徑達到2. Omm。噴塗電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴塗距離15 25釐米。塗層硬度及相對耐磨性見表二。 3.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末34克、氮化硼粉末19克、氮化鈦15克、75#矽鐵粉末4克、硼鐵粉末19 克、鈦鐵粉末9克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。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H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然後使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最後使其直徑達到2. Omm。噴塗電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴塗距離15 25釐米。塗層硬度及相對耐磨性見表二。4.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U
4形。取氮化鉻粉末32克、氮化硼粉末18克、氮化鈦24克、75#矽鐵粉末8克、硼鐵粉末10 克、鈦鐵粉末8克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。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H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為40% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然後使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最後使其直徑達到2. Omm。噴塗電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴塗距離15 25釐米。塗層硬度及相對耐磨性見表二。 表二所打硬度均採用HXD-1000數字式顯微硬度計，載荷為100g，加載時間15s對 塗層取5點打硬度，最後得到該塗層的平均顯微硬度值。
磨損實驗採用匪-200磨損實驗機進行實驗。 將熱噴塗粉芯線材噴塗在57mmX 25mmX 5mm的Q235鋼板表面上，每種塗層取三個 試樣，取其平均值作為最後的實驗結果。磨損實驗時，實驗參數如下橡膠輪轉速240轉/ 分，橡膠輪直徑178mm，橡膠輪硬度60(邵爾硬度)，載荷10Kg，磨損時間250s，橡膠輪
轉數約1000轉，磨料40 70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨損的失重量來衡量。在
實驗前、後，將試件放入盛有丙酮溶液的燒杯中，在超聲波清洗儀中清洗3 5分鐘，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試樣的相對耐磨性。
表2各實施例塗層顯微硬度與相對耐磨性
實施方法硬度(HV)相對耐磨性(e )
12152.1431. 25
22281. 4733. 57
32365. 9836. 32
42397. 3536. 68
權利要求
一種含氮化物熱噴塗粉芯線材，屬於材料加工工程中的熱噴塗領域，該發明主要應用於軸類、柱塞、造紙烘缸、水輪機、航空發動機葉片的的熱噴塗修復。其特徵在於，所述的粉芯絲材外皮為H08A冷軋鋼帶，所述的粉芯線材藥粉成分質量百分含量範圍如下氮化鉻(CrN)20～35％。氮化硼(BN)5～20％。氮化鈦(TiN)15～25％。75#矽鐵4～12％。硼鐵10～20％。鈦鐵3～10％。
全文摘要
一種含氮化物熱噴塗粉芯線材，屬於材料加工工程中的熱噴塗領域，該發明主要應用於軸類、柱塞、造紙烘缸、水輪機、航空發動機葉片的的熱噴塗修復。其具有較高的耐磨性能，根據目前研究表明，雖然現在對氮化物的耐磨性有所研究，但國內外尚未見有製備含氮化物粉芯絲材的專利報導。本發明為一種含氮化物熱噴塗粉芯線材，其特徵在於，所述的粉芯成分質量百分含量範圍如下氮化鉻(CrN)20～35％；氮化硼(BN)5～20％；氮化鈦(TiN)15～25％；75#矽鐵4～12％；硼鐵10～20％；鈦鐵3～10％。用本發明研製的粉芯絲材製備的塗層，在工作溫度高於1000℃時，塗層應具有抗磨損性而不發生氧化現象，硬度高，HV0.1＞2000；耐磨性好。
文檔編號C23C4/12GK101724805SQ20081022480
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月22日 優先權日2008年10月22日
發明者胡為峰, 葛爽 申請人:北京賽億表面工程技術有限公司