[發明專利]一種用于制備超高壓密封涂層的熱噴涂粉末及其制備工藝

無效

• 申請號: 201210061871.5
• 申請日: 2012-03-11
• 公開（公告）號: CN102586712A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 唐智華;張立濤;黃文峰
• 申請（專利權）人: 贛州章源鎢業新材料有限公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;B22F9/08;B22F1/00
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

技術領域

本發明涉及一種熱噴涂粉末生產技術，特別是一種用于制備超高壓密封涂層的熱噴涂粉末及其制備工藝。

背景技術

熱噴涂技術是表面改質領域中的一項關鍵技術，通過在被加工工件表面制備一層耐磨涂層，使工件的耐磨性能、耐腐蝕性能獲得大幅提高。熱噴涂WC/Co涂層作為耐磨、耐腐涂層，由于其高的硬度和良好的韌性廣泛地應用于航空航天、冶金、機械等領域。相對于電鍍硬鉻層，熱噴涂WC/Co涂層在耐磨性、耐蝕性、耐疲勞性等方面有明顯的優勢，而且制備速度快，環境污染小。

閥門是流體輸送系統的控制元件，也是石油管道系統中的重要組成部件，對大多數閥門來說，由于密封性能差或密封壽命短而產生流體的泄漏，會造成環境污染和經濟損失；有毒有害流體、腐蝕性流體和易燃易爆流體的泄漏不僅會產生重大的經濟損失，甚至會造成人員傷亡。石油化工裝置的操作溫度比較高，介質多為油品、油氣，且易燃、易爆。閥門在使用過程中，其密封面長期受到介質的沖刷和腐蝕，頻繁承受高壓力沖擊。因此石油閥門的密封面通常采用熱噴涂方法在基體金屬上噴涂一層碳化鎢鈷鉻合金(WC-10Co4Cr)，加工形成密封面。

但在使用常規WC-10Co4Cr熱噴涂粉末制備密封面涂層時，由于涂層的致密性、韌性指標不易達到要求，產品合格率一直不高；使用中密封面的安全性也無可靠保障。

發明內容

本發明目的是提供一種用于制備超高壓密封涂層的熱噴涂粉末及其制備工藝，它能夠有效改善熱噴涂后涂層的致密性，并且具有優異的韌性。

本發明技術方案：一種用于制備超高壓密封涂層的熱噴涂粉末，由碳化鎢、鈷、鉻以及微量碳化鈦金屬組成，碳化鎢的質量百分比為86％，金屬鈷粉的質量百分比為9.2-9.4％，金屬鉻粉的質量百分比為4％，抑制劑碳化鈦的質量百分比為0.6-0.8％；碳化鎢由納米晶碳化鎢和中顆粒碳化鎢按比例組成，其中納米晶碳化鎢的質量百分比為25.8-38.7％，中顆粒碳化鎢的質量百分比為47.3-60.2％。

納米晶碳化鎢粒度為0.05-0.2微米(BET：3.0-4.8m²/g)，中顆粒碳化鎢粒度為2.0-5.0微米的。

碳化鈦的粒度為1.0-1.5微米。

所述熱噴涂粉末的松裝密度為5.5-6.2g/cm³。

所述熱噴涂粉末的粒度為5-30微米，其中粉末粒度在5-30微米內達92％以上。

一種用于制備超高壓密封涂層的熱噴涂粉末的工藝，包括以下步驟：

A、制備質量百分比為25.8-38.7％、粒度為0.05-0.2微米的納米晶碳化鎢，備好質量百分比為47.3-60.2％、粒度為2.0-5.0微米的中顆粒碳化鎢；

根據美國英佛曼公司“金屬碳化物的制備方法”專利，專利號2004100430580生產納米晶碳化鎢，中顆粒碳化鎢為通用產品；

B、混料

首先依據工藝要求，向球磨設備加入步驟A的納米晶碳化鎢、中顆粒碳化鎢和質量百分比為9.2-9.4％鈷粉及質量百分比為4％鉻粉，然后加入占原料質量百分比為25％、溫度為5-8℃的去離子水及質量百分比為2.0％的聚乙烯醇進行混料，球磨時間22-28小時；配料時還必須加入質量百分比為0.3％的抗氧化劑，加入質量百分比為0.6-0.8％的晶粒生長抑制劑碳化鈦；

C、造粒

采用開放式離心噴霧干燥塔進行干燥造粒，得到球形混合料，離心霧化盤轉速為11000-12000轉/分鐘；

D、燒結

將混合料裝入三層石墨舟皿中，置于鉬絲爐中，在氫氣保護氣氛中進行連續燒結，推舟速度為11-13分鐘/舟，燒結溫度為一帶爐溫950℃，二帶爐溫1150℃-1250℃；

E、破碎分級

燒結后的過程產品采用機械方式破碎，并根據粒度分布區間采用過篩或氣流分級的方式得到最終產品熱噴涂粉末，粒度規格為5-30微米，松裝密度為5.5-6.2g/cm³。

該新型WC-10Co4Cr熱噴涂粉末主要用于高速空氣燃料噴涂設備制備閥門密封面涂層，因此熱噴涂粉末的粒度分布須在5-30微米之間，并且粒度組成中小于5微米的顆粒質量比為3-8％，大于30微米的顆粒質量比為8-15％；

表1(質量比)