[發明專利]一種紫銅管表面等離子熔覆WC強化鎳基合金的方法

有效

• 申請號: 202110273170.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113046744B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 祝凱;白丹;章超;呂金金;李丹;張玉文;魯雄剛;郭曙強
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/03;C22C29/08
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 應風曄

本發明公開了一種紫銅管表面等離子熔覆WC強化鎳基合金的方法，包括步驟：將紫銅管進行預處理后套設在旋轉桿上，旋轉桿與旋轉底座相連，可帶動紫銅管繞其軸線轉動；焊槍垂直于紫銅管的軸線設置，并可平行于軸線來回擺動；將Ni60A和WC通過氣霧化法制備成包裹型球形粉末作為堆焊材料；對紫銅管進行預熱；旋轉紫銅管，同時采用等離子粉末堆焊設備對紫銅管表面進行堆焊；對紫銅管的表面堆焊完畢后，保溫后空冷至室溫。

技術領域

本發明涉及一種紫銅管表面熔覆WC強化鎳基合金復合涂層工藝，屬表面強化工藝技術領域。

背景技術

銅是人類利用最早的金屬之一，現如今，銅及其合金應用在諸多行業，如電氣、輕工、建筑工業、機械制造及國防工業等。因為銅及銅合金具有良好的導熱性和耐蝕性，被廣泛的應用于供熱供冷管道，結晶器和貫流式高爐風口小套。但是由于銅及銅合金質地較軟，硬度較低，其耐磨性較差，導致使用壽命變短。如果在使用過程中失效，對生活和生產帶來不利影響，如管道破裂、高爐停產、連鑄質量差等，對國民經濟帶來巨大損失。故有必要提高銅表面硬度和耐磨性。

近年來，人們廣泛采用電鍍，熱噴涂，共滲等方法提高紫銅表面耐磨性能，但由于制備出來的涂層與基體的結合是機械結合，在使用過程中容易失效，應用受到了限制。因此在涂層與基體之間形成緊密冶金結合的表面處理技術，如等離子熔覆技術，激光熔覆開始備受關注。

等離子堆焊相比激光熔覆的優勢是等離子弧熱量高、加熱速度快、能量利用率高(不存在光反射)、堆焊層質量可控、材料選擇范圍廣、易于操作、設備成本較低、適用于大規模生產。

盡管現在等離子熔覆、等離子噴涂，激光熔覆等技術做了許多研究，但是現有的鎳基、鈷基、鐵基等合金涂層在磨粒磨損、滑動磨損和沖擊磨損嚴重的情況下很難勝任。現有研究表明向自溶性合金粉末中添加高硬度，高耐磨的陶瓷顆粒制備金屬陶瓷復合涂層，能兼顧金屬的韌性又能保持陶瓷的耐磨性能。但是現在梯度涂層，金屬陶瓷復合涂層依然存在界面連接差，潤濕性差，內應力大，裂紋敏感性大等缺陷，所以在實際工作中會出現開裂、脫落和氧化等問題，導致涂層失效。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是。

為實現上述目的，本發明提供了一種紫銅管表面等離子堆焊碳化鎢強化鎳基合金的方法，提供了一種具有高硬度，優異的耐磨性的紫銅圓管表面熔覆技術。以解決背景技術中提到的現有復合涂層的不足，提高紫銅圓管的使用壽命，除紫銅管外，也可適用紫銅棒材和柱材。

為實現以上目的，本發明提供一種紫銅管表面等離子熔覆WC強化鎳基合金的方法，包括步驟：

將紫銅管進行預處理后套設在旋轉桿上，旋轉桿與旋轉底座相連，可帶動紫銅管繞其軸線轉動；焊槍垂直于紫銅管的軸線設置，并可平行于軸線來回擺動；

將Ni60A和WC通過氣霧化法制備成包裹型球形粉末作為堆焊材料；

對紫銅管進行預熱；

旋轉紫銅管，同時采用等離子粉末堆焊設備進行對紫銅管表面進行堆焊，堆焊方式采用擺弧焊，設相鄰兩條焊道距離為L1，焊槍的擺動行程為Ly，擺弧速度為Vy，紫銅管的轉動速度為Vx，則L1、Ly、Vy和Vx被設置為滿足下式關系：

對紫銅管的表面堆焊完畢后，保溫后空冷至室溫。

進一步地，紫銅管的預熱溫度為600℃-700℃。

進一步地，堆焊材料中WC的質量百分比在0％-55％之間。

進一步地，堆焊后在200℃-300℃保溫0.5h-1h。

進一步地，Ly為15mm-25mm；Vx為3mm/s-6mm/s；L1為1mm-3mm。

進一步地，采用感應加熱設備對紫銅管進行預熱。