[發(fā)明專利]一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層的組合物、涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811240165.0
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109371392B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小明;張磊;劉德有;伏利;趙堅(jiān);毛鵬展;劉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層配方、涂層及其制備方法。以質(zhì)量比計(jì)，該涂層配方組成為NiCrBSi合金：85～95％、金屬Ta粉末：1～15％、CeO₂稀土氧化物粉末：0.2～3％。以該配方為激光熔覆材料，通過自動送粉器依次粉末配方送至預(yù)經(jīng)過處理的活塞桿鋼質(zhì)基材表面，并同時(shí)通過激光輻射使粉末熔覆在活塞桿表面，最終形成厚度為0.5～2.0mm的涂層，該涂層均勻致密、與基材呈冶金結(jié)合、稀釋率低，具有優(yōu)良的耐蝕性、抗磨性和沖擊韌性，可顯著提高海工液壓活塞桿的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層配方、涂層及其制備方法，該涂層應(yīng)用于海洋工程及沿海水利工程液壓活塞桿表面抗磨耐蝕防護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

活塞桿是海洋工程及沿海水利工程閘門液壓啟閉機(jī)的關(guān)鍵核心部件之一，其基材主要為碳素鋼、合金鋼或調(diào)質(zhì)鋼，少量為不銹鋼。由于活塞桿長期暴露于腐蝕性海水、潮濕氣氛、日照暴曬等惡劣環(huán)境而受到嚴(yán)重的腐蝕，另外強(qiáng)涌潮區(qū)高速流動的海水及其裹挾的沙礫石子對活塞桿表面產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷磨損，導(dǎo)致活塞桿表面易發(fā)生化學(xué)腐蝕和物理磨損，以致液壓系統(tǒng)密封失效以至于漏油而無法使用，進(jìn)而影響閘門正常啟閉。因此活塞桿通常需要進(jìn)行表面防護(hù)以提高其耐蝕性和耐磨性。

目前，活塞桿表面防護(hù)技術(shù)多數(shù)為電鍍鉻或電鍍鎳，其中以鍍鉻為主。然而六價(jià)鉻而存在嚴(yán)重的環(huán)境污染和健康危害，電鍍鉻工藝在國際上及我國也已逐漸禁止使用并將最終淘汰。因此，替代電鍍鉻技術(shù)近年來成為研究熱點(diǎn)，目前主要有火焰噴涂、等離子噴涂、氬弧或等離子堆焊等，但火焰噴涂和等離子涂層普遍存在孔隙率高、結(jié)合強(qiáng)度低和涂層裂紋等缺陷，易發(fā)生點(diǎn)蝕、鼓泡、涂層脫落；堆焊層則存在稀釋率高、組織缺陷嚴(yán)重和疲勞強(qiáng)度不足等問題。激光熔覆是一種先進(jìn)、綠色的表面技術(shù)，有望成為替代電鍍鉻的新技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有海工活塞桿腐蝕和磨損防護(hù)涂層技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層配方、涂層及其制備方法。該發(fā)明所得涂層均勻致密、與基材呈冶金結(jié)合、稀釋率低，具有優(yōu)良的耐蝕性、抗磨性和沖擊韌性。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層配方，其組分如下：

成分A：粒度為45~125μm的NiCrBSi合金粉末；成分B：純度不低于99%的稀土改性劑納米氧化鈰，粒度為40~90nm；成分C：純度不低于99.99%的微納金屬鉭粉，粒度為80~200nm；且以質(zhì)量百分比計(jì)，成分A為85~95%、成分B為0.2~3%、成分C為5~10%。

上述技術(shù)方案中，所述的NiCrBSi合金粉末為：按質(zhì)量百分比計(jì)其化學(xué)成分如下：C0.45%、B 2.3%、Si 3.9%、Cr 11.0%、Fe 2.9%、Ni余量。

進(jìn)一步的，所述的成分C與成分B的質(zhì)量≥5:1。

一種用于海工液壓活塞桿的鎳基抗磨耐蝕涂層，以上述的配方為原料，采用激光熔覆工藝在活塞桿工件表面制備獲得。具體包括以下步驟：

步驟一：將涂層配方按配比混合，在球磨機(jī)內(nèi)混合20~72小時(shí)獲得均勻的復(fù)合粉末；置于干燥箱內(nèi)，100~150℃，干燥1~3h后；

步驟二：活塞桿表面預(yù)處理

將活塞桿夾裝到臥式轉(zhuǎn)臺上，對活塞桿表面進(jìn)行除油、除污、除銹，并用酒精或丙酮清洗干凈；用感應(yīng)加熱器將活塞桿加熱到100~120℃；

步驟三：激光熔覆制備鎳基抗磨耐蝕涂層

（1）設(shè)動轉(zhuǎn)送線速度為10 mm/s；

（2）將復(fù)合粉末裝入自動送粉器，用純度不低于99.99%的高純氮?dú)鈱⒎勰┧椭敛襟E二的活塞桿表面，同時(shí)采用同軸激光設(shè)備將活塞桿表面的粉末熔化形成熔池，冷卻凝固后獲得均勻致密的鎳基抗磨耐蝕涂層。