[發(fā)明專(zhuān)利]一種添加稀土提高鐵基合金粉末噴焊涂層耐蝕性的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103397292A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)海芳;劉沖;任鑫;石薈琦;張勇;王仲奇;綦秀玲;周嵩然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué);天地科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C4/06
• 分類(lèi)號(hào): C23C4/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專(zhuān)利代理有限公司 21109
• 代理人: 鄭虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于噴涂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種添加稀土提高鐵基合金粉末噴焊涂層耐蝕性的方法。?

背景技術(shù)

鐵基合金粉末具有優(yōu)異的耐磨性、耐壓性和韌性較好，易于加工耐腐蝕性能，是粉末冶金工業(yè)中的重要材料，在提高零件表面修復(fù)和抗磨粒磨損性能方面受到日益廣泛的重視，廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、能源、交通、電力和建材等行業(yè)，這些行業(yè)的機(jī)械零件失效、報(bào)廢70％以上是由磨損和腐蝕造成的，因而對(duì)抗腐蝕的研究工作越來(lái)越引起人們的重視。稀土元素的化學(xué)性質(zhì)活潑，原子半徑大，電負(fù)性低，其在摩擦表面的固溶度很低，但在晶界處的吸附能力很強(qiáng)，在工作表面形成富集，會(huì)顯著改善合金性能。?

稀土在熱噴涂材料中應(yīng)用研究始于90年代初，主要的研究工作都集中在稀土對(duì)噴涂焊層的顯微組織耐磨性的影響上。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于稀土提高材料耐蝕性的專(zhuān)利主要集中在稀土永磁材料耐蝕性、輕金屬及其復(fù)合材料表面耐蝕性（CN1752287）以及高耐蝕性的稀土耐熱鎂合金（CN102304656A）等，對(duì)于其對(duì)鐵基合金噴焊層的耐蝕性能影響的研究較少，關(guān)于這方面的專(zhuān)利目前還未見(jiàn)報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明為了進(jìn)一步提高鐵基合金粉末噴焊層的耐蝕性能，一種添加稀土提高鐵基合金粉末噴焊涂層耐蝕性的方法。?

本發(fā)明一種添加稀土提高鐵基合金粉末噴焊涂層耐蝕性的方法，按照以下步驟進(jìn)行：?

（1）將質(zhì)量百分比為99.6%的鐵基自溶性合金粉末和0.4%的稀土硅鐵粉末，或者質(zhì)量百分比為98.5%鐵基自溶性合金粉末和1.5%的稀土氧化物粉末，機(jī)械攪拌混合均勻，所述粉末的粒度為150~300目；然后在50~60℃條件下烘干0.5~1h，再升溫至150~200℃條件下保溫1~2h；

（2）將基材經(jīng)表面噴砂處理后，采用氧-乙炔火焰噴槍?zhuān)瑖姾干鲜鎏幚砗蟮蔫F基粉末，形成噴焊層；主要噴焊工藝參數(shù)為氧氣壓力0.45MPa，乙炔壓力0.07MPa，預(yù)熱溫度200～300℃，采用兩步法，噴粉距離150～200?mm，重熔距離20～30?mm，涂層厚1~1.5?mm。

?所述鐵基自溶性合金粉末的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：?Cr16~18%，?Ni11~12%?，?Si2.5~3.5%，?B2~2.5%，C＜0.3%，余量為鐵。?

所述稀土硅鐵粉末的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為稀土合金含量30~35%，Si含量35~40%，F(xiàn)e含量15~30%，Mn含量5%。?

所述稀土氧化物為氧化鑭與氧化鈰的混合物，按質(zhì)量百分比氧化鑭含量為20~35%，氧化鈰為65~80%。?

本發(fā)明的工藝從提高鐵基合金噴焊層的耐蝕性入手，兼顧綜合性能考慮，合金的組織特征是以硬度較高的鉻的碳硼化合物和硅的碳化物為主要硬質(zhì)強(qiáng)化相，極大提高了合金的耐磨性；合金中加入活化劑和孕育劑，改善了硬質(zhì)增強(qiáng)相與基體的結(jié)合能力，減少裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)提高了耐磨層與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度，明顯提高了合金的抗沖擊能力。?

1、加稀土后鐵基噴焊層的晶粒發(fā)生了明顯的細(xì)化。噴焊時(shí)稀土生成的稀土夾雜物起，非自發(fā)核心作用，有利于細(xì)小等軸晶生成。由于稀土為活性物質(zhì)，降低了表面能，減少了晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力，細(xì)化了晶粒。?

2、加稀土后鐵基噴焊層的耐蝕性顯著提高。在噴焊層結(jié)晶時(shí)，加入適量的稀土可以促進(jìn)金屬表面鈍化膜的形成，凈化了噴焊層表面，并能減少異質(zhì)相的存在，使噴焊試樣表面的活性點(diǎn)減少或消失，表面電位達(dá)到均勻一致，從而提高了耐蝕性。?

3、本發(fā)明中稀土的存在改變了金屬化合物的分布和形態(tài)。稀土使金屬化合物在整個(gè)噴焊層的分布更加趨于均勻，甚至使它從未加稀土?xí)r以表層分布為多變成以?xún)?nèi)層分布為多。加入稀土后，金屬化合物以細(xì)小塊狀彌散地分布在固溶體晶粒間。一方面有利于提高涂層的耐磨性，另一方面減緩噴焊涂層的應(yīng)力，降低裂紋的產(chǎn)生。?

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的含有稀土的鐵基合金噴焊工藝適用于石油化工閥門(mén)、閥座、泵、轉(zhuǎn)子、活塞、拉桿、齒輪等零件的防磨、防腐及修復(fù)。噴焊涂層耐蝕性高，具有很強(qiáng)的抗磨粒磨損性能，應(yīng)用范圍十分廣泛。?

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1為添加稀土硅鐵對(duì)鐵基合金粉末噴焊層磨損量的影響；

圖2添加稀土硅鐵對(duì)鐵基合金粉末噴焊層耐蝕性的影響(a)?未添加稀土，(b)?添加稀土；

圖3添加稀土氧化物對(duì)鐵基合金粉末噴焊層磨損量的影響；

圖4添加稀土氧化物對(duì)鐵基合金粉末噴焊層耐蝕性的影響(a)?未添加稀土，(b)?添加稀土。

具體實(shí)施方式