[發明專利]一種氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復合材料涂層制備方法

無效

• 申請號: 200910067141.4
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101580938A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 孫大千;宮文彪;韓耀武;王文權;宣兆志;任振安;谷曉燕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;C23C4/12;C23C4/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本發明涉及材料、電力、冶金、機械等技術領域的一種氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復 合材料涂層制備方法，屬于表面工程技術。

背景技術

電力工業是國民經濟的支柱產業。火力發電廠鍋爐燃煤產生的粉煤灰和爐渣約占耗煤 量的1/5左右，粉煤灰和爐渣的處理成為火力發電的重要生產環節。除灰的方法主要分為 兩種：一種是采用水力除灰系統清理和輸送灰渣(簡稱水除灰)；另一種是采用氣力除灰 系統清理和輸送灰渣(簡稱干除灰)。由于干除灰系統具有節約水資源、對環境無污染、 灰渣可再利用等優點，目前國外發達國家火力發電廠均采用干除灰系統，我國40％以上的 火力發電廠也已從國外引進干除灰系統。但是，干除灰系統零部件嚴重的磨損問題一直是 干除灰技術在我國廣泛應用的主要障礙，也是影響火力發電廠運行效率、運行安全及發電 成本的主要問題之一。

火電廠干除灰系統的磨損形式主要為沖蝕磨損。為了提高除灰系統的耐磨性能，我國 主要采用傳統的電弧堆焊耐磨材料或電鍍硬鉻方法，迄今為止，這兩種方法均不能明顯提 高干除灰系統的耐沖蝕磨損性能。國外發達國家主要采用表面工程技術，在干除灰系統易 磨損零部件表面制備耐磨涂層，提高其耐磨性和使用壽命。多采用超音速火焰噴涂方法制 備鈷基碳化鎢涂層，但這種涂層的制備成本較高，在我國難于推廣使用。根據干除灰系統 的磨損形式，陶瓷顆粒增強金屬基復合材料涂層是提高干除灰系統耐沖蝕磨損性能的有利 選擇對策。氧化鋁陶瓷材料具有高的耐磨性、耐蝕性，且價格低；NiCrBSi合金具有自熔 性及良好的潤濕性；等離子噴涂技術具有涂層種類多、噴涂工藝穩定、涂層質量高、對零 部件尺寸無限制等優點。因此，采用等離子噴涂技術，在干除灰系統易磨損零部件表面制 備氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復合材料(Al₂O_3P/NiCrBSi)涂層，顯著提高其耐磨性及使 用壽命，具有重要的工程應用價值和廣闊的應用前景。

發明內容

本發明本發明的目的是提供一種氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復合材料涂層制備方法， 該方法基于氧化鋁陶瓷材料高的耐磨性、耐蝕性，且價格低；NiCrBSi合金良好的自熔性 和潤濕性及等離子噴涂技術的特點，在低碳鋼基材表面制備氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復 合材料(Al₂O_3P/NiCrBSi)涂層，提高耐沖蝕耐磨性能。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一種氧化鋁陶瓷顆粒增強金屬基復合材料涂層制備方法，按以下工藝步驟進行：

a)噴涂粉末篩選：對純度＞99.9％的Al₂O₃陶瓷粉末和由15-20％Cr、3.0-4.5％B、4.0-6.0 ％Si、0.5-1.1％C、＜5.0％Fe以及余量為Ni組成的NiCrBSi合金粉末分別進行篩選，獲得 粒度為20μm-40μm的陶瓷粉末和粒度為50μm-100μm的NiCrBSi合金粉末，以此控制 復合材料涂層中Al₂O₃陶瓷顆粒增強體的粒徑；

b)粉末按一定比例混合：將篩選后的陶瓷粉末和合金粉末按一定質量百分比均勻混 合，形成20-24％Al₂O₃+80-76％NiCrBSi混合噴涂粉末，以控制復合材料涂層中Al₂O₃陶瓷 顆粒增強體的體積分數和Al₂O_3P/NiCrBSi以及涂層與基材界面的結合性能；

c)基材表面處理：噴涂前，用丙酮清洗低碳鋼基材表面去除油污，而后采用射吸式噴 砂機和16#棕剛玉砂對低碳鋼基材表面噴砂處理，增加表面粗糙度；

d)控制等離子噴涂參數：控制等離子噴涂參數使Al₂O₃陶瓷粉末顆粒僅表面局部熔化， 而NiCrBSi合金粉末顆粒整體完全熔化，實現Al₂O_3P/NiCrBSi復合材料涂層的制備；等離 子噴涂參數為：電流430A-460A；電壓45V-50V；主氣(Ar)46L/min-48L/min；次氣 (H₂)2L/min-4L/min；送粉速度28g/min-32g/min；噴涂距離70mm-90mm；噴涂速度 80mm/s-100mm/s。