[發明專利]一種高焓等離子噴涂技術制備鈷鉻粘接碳化鎢涂層的方法

在審

• 申請號: 201410185468.2
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN104498857A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 吳燕明;陳小明;伏利;周夏涼;王莉容;趙堅;毛鵬展;程文韜;吳韜;馬紅海
• 申請（專利權）人: 水利部產品質量標準研究所;水利部杭州機械設計研究所
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06;C23C4/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

技術領域

本發明涉及一種高焓等離子噴涂技術制備鈷鉻粘接碳化鎢涂層的方法。?

背景技術

沙粒磨蝕是影響水力機械使用壽命、水利工程運行安全的重要因素。為解決水力機械表面材料耐沙粒磨蝕性能，人們將研究重點放在探索更高耐磨性能的新材料和新工藝方面。

碳化鎢涂層對機械母材具有很好的保護作用，與機械母材、電鍍材料等相比，具有更高的硬度，在含沙水環境中能更好的耐沙粒磨蝕，有利于碳化鎢涂層在水力機械表面耐磨防護上的應用。等離子噴涂技術是采用由直流電驅動的等離子電弧作為熱源，將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態后噴涂到工件表面形成涂層的方法。但常規等離子噴涂技術由于電弧粗而短，焰流速度低，焰流不穩定，且最大噴槍功率不超過80kW，制備的碳化鎢涂層硬度低，孔隙率大，結合強度差，涂層容易脫落。高焓等離子噴涂技術采用了全新的槍體結構設計，可實現等離子噴槍在高電壓、低電流下運行，與常規等離子噴涂技術相比，高焓等離子噴涂技術加大噴槍功率、降低電弧電流，同時加大了氣體的電離度，提高噴槍熱焓，獲得極高的焰流速度，實現超音速等離子噴涂，最大噴涂功率可達100kW，制備的碳化鎢涂層性能更加優良。同時高焓等離子噴涂技術的使用效率高，其噴涂粉末沉積效率最大可達80%以上，遠大于超音速火焰噴涂技術的沉積效率（30%-50%），大大的提高噴涂粉末的利用率，降低了生產和使用成本。

耐磨性及與基體表面的結合強度等是水力機械表面防護涂層的關鍵指標。涂層的耐磨性和結合強度與涂層的致密度有較大關系，致密度越高，孔隙率越低，涂層耐磨性能和結合強度越好。而涂層的結合強度與致密度又與噴涂過程中粒子的飛行速度等因素有關，增大粒子的撞擊速度有利于提高涂層的致密度和結合強度。因此需尋找適合高焓等離子噴涂技術制備碳化鎢涂層的方法，進一步改善涂層致密度，提高等離子噴涂技術制備碳化鎢涂層的耐磨性及結合強度等性能。

發明內容

本發明提供了一種大大的提高噴涂粉末的利用率，降低了生產和使用的成本高焓等離子噴涂技術制備鈷鉻粘接碳化鎢涂層的方法。

本發明采用的技術方案是：

一種高焓等離子噴涂技術制備鈷鉻粘接碳化鎢涂層的方法，其步驟如下：

（1）、將噴涂鈷鉻粘接碳化鎢粉末平鋪并放于保溫箱內進行烘干，保溫溫度為100~120℃，烘干時間為1~2小時；

（2）、用丙酮或酒精將不銹鋼噴涂基材表面清洗干凈，并放于保溫箱內35~45℃烘干；

（3）、對不銹鋼噴涂基材表面進行噴砂處理以除去表面氧化皮等雜質；

（4）、將不銹鋼噴涂基材固定，采用高焓等離子噴涂設備噴涂鈷鉻粘接碳化鎢粉末材料，噴涂工藝參數：噴槍功率為80~100kW，氬氣流量為300~410立方英尺/小時，氬氣壓力為140~170PSI，氮氣流量為100~140立方英尺/小時，氮氣壓力為?140~170PSI，氫氣流量為70~110立方英尺/小時，氫氣壓力為80~120PSI，送分速率為60~100g/min，載氣流量為35~50立方英尺/小時，噴涂距離120~170mm，獲得鈷鉻粘結碳化鎢涂層。

進一步，所述鈷鉻粘接碳化鎢粉末成分組成按重量百分比為Co8~12%，Cr2~6%，WC82~88%，粉末粒度為10~70μm。

進一步，步驟（3）中噴砂處理采用棕剛玉或白剛玉，粒徑為20~40μm，噴砂壓力為0.3~0.5MPa，噴砂距離為100~150mm，噴砂角度為75°~85°。

采用本發明所述方法獲得的高耐磨、高結合強度鈷鉻粘接碳化鎢涂層厚度為200-250μm，涂層的微觀組織結構為:碳化鎢均勻分布在粘結劑內。涂層的孔隙率＜1%；涂層的顯微硬度＞1150HV0.2；涂層的拉伸強度≥70MPa；在以SiN為對磨球的摩擦磨損失重量≤高強不銹鋼失重量的0.01倍。

本發明采用最新的高焓等離子噴涂技術制備鈷鉻粘結碳化鎢涂層，與常規等離子噴涂技術相比，高焓等離子噴涂技術制備的鈷鉻粘接碳化鎢涂層的硬度、孔隙率、耐磨性能、結合強度等有了大幅提高；且其噴涂粉末沉積效率最大可達80%以上，大大的提高噴涂粉末的利用率，降低了生產和使用成本；制備方法工藝可靠，性能穩定，適合在水力機械、冶金、造紙等行業大規模推廣。

附圖說明

圖1是本發明的制備流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來對本發明進行進一步說明，但并不將本發明局限于這些具體實施方式。本領域技術人員應該認識到，本發明涵蓋了權利要求書范圍內所可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。