一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法，高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层由以下重量份的各原料制备而成：硼铁 60～80份；硅铁 3～6份；镍粉 2～5份；铝粉 3～5份；石墨 5～20份；铬粉 5～10份；稳弧剂 5～15份。本发明公开的管状粉芯混料配比所制备的液态金属陶瓷涂层非晶含量高（≥85%），具有高硬度（HV0.1≥10000）,高耐磨、耐腐蚀等性能，相比现有技术具有成本低廉、喷涂效率高、沉积效率好、沉积质量高和电弧稳定性好等特点。

权利要求

1.一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，其特征在于，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁 64份；硅铁 4份；镍粉 2份；铝粉 3份；铬粉 5份；石墨 10份；稳弧剂 12份；

硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉和石墨目数均为1200目；

硼铁中硼的含量为15-25%；

硅铁中硅的含量为40-50%；

上述一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下制备步骤：

1)管状粉芯丝材的制备：将硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉、石墨和稳弧剂混合均匀，然后将混合物通过包丝机用钢带进行包覆、闭合，将闭合后的钢带通过拉丝机进行拔丝模减径处理，得到管状粉芯丝材；

2)高速电弧喷涂涂层的制备：将步骤1)中得到的管状粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，接通电源对目标物品进行表面喷涂；

所述钢带为H08A低碳钢带；

两个导电嘴分别连接电源的正极和负极；

所述管状粉芯丝材的直径为1～4mm；

所述高速电弧喷涂机工作时电弧电压为38V，工作电流为180A，压缩空气压力为0.5～

0.8MPa，喷涂距离为170～190mm。

说明书

一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于高速电弧喷涂领域，特别涉及一种用于燃煤锅炉管道的高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

[0002] 高速电弧喷涂技术是依据气体动力学原理，以传统电弧喷涂技术为基础，利用新型拉伐尔喷管设计并改进喷枪，喷涂材料熔滴在采用高压气流或燃料燃烧所产生的高速射流作用下雾化，改善了电弧稳定性，提高了喷涂粒子速度，减少了雾化粒子在空气中的飞行时间，降低涂层的氧化程度，进而提高涂层质量。与传统电弧喷涂技术相比，高速电弧喷涂主要在于提高了雾化气体的压力和流速。而目前喷涂工艺的提高主要依赖于喷涂材料的优化，尽管电弧喷涂技术始于20世纪20年代，但是如今作为电弧喷涂不可或缺的管状粉芯丝材的应用起步却略显滞后，最初管状粉芯丝材刚度较差、送丝较为困难，直到上世纪80年代，德国的H.Dreniek成功的利用金属粉芯丝材制备了实心材料难以获得的特殊性能合金涂层，粉芯丝材才在电弧喷涂领域取得了较大的进步，并开始迅速发展。迄今为止，电弧喷涂材料已基本完成由实芯材料向粉芯丝材的转变。

[0003] 燃煤锅炉管道的工作环境苛刻，工作环境温度较高，管壁结焦时可达750℃，且在煤粉燃烧形成的高温烟气中含有大量的高熔点高硬质颗粒和腐蚀性气体等，这些物质会以一定的速度冲击管道表面，这会对管道表面造成严重的高温磨损、腐蚀和氧化。因此，对燃煤锅炉管道表面的防护层就要满足以下性能要求：优良的抗高温冲蚀性能；优良的抗热震性能；致密的组织和较低的孔隙率；以及成本低廉的涂层材料。现有技术中的用于燃煤锅炉管道的多种管状粉芯丝材，通常具有成本较高、新型涂层性能不稳定以及工艺性能较为复杂等缺陷。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具有喷涂效率高、沉积效率好、沉积质量高和电弧稳定性好等特点的高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层及其制备方法，以解决现有技术中成本较高、新型涂层性能不稳定以及工艺性能较为复杂的技术问题。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁 60～80份；硅铁 3～6份；镍粉 2～5份；铝粉 3～5份；石墨 5～20份；铬粉 5～10份；稳弧剂 5～15份。

[0007] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁 64份；硅铁 4份；镍粉 2份；铝粉 3份；铬粉 5份；石墨 10份；稳弧剂 12份。

[0008] 硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉和石墨目数均为1200目。

[0009] 硼铁中硼的含量为15-25%。

[0010] 硅铁中硅的含量为40-50%。

[0011] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下制备步骤：

[0012] 1)管状粉芯丝材的制备：将硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉、石墨和稳弧剂混合均匀，然后将混合物通过包丝机用钢带进行包覆、闭合，将闭合后的钢带通过拉丝机进行拔丝模减径处理，得到管状粉芯丝材；

[0013] 2)高速电弧喷涂涂层的制备：将步骤1)中得到的管状粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，接通电源对目标物品进行表面喷涂。

[0014] 为了增加粉芯丝材的硬度及导电性能，钢带为H08A低碳钢带。

[0015] 为了实现高速喷涂和起到高温熔化粉芯丝材的目的，两个导电嘴分别连接着电源的正极和负极。

[0016] 为了能够将管状粉芯丝材快速熔融，能够均匀的进行喷涂，管状粉芯丝材的直径为1～4mm。

[0017] 为了保证喷涂的稳定性及安全性，高速电弧喷涂机工作时电弧电压为38V，工作电流为180A，压缩空气压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为170～190mm。

[0018] 本发明公开的管状粉芯混料配比所制备的液态金属陶瓷涂层非晶含量高（≥85%），具有高硬度（HV0.1≥10000）,高耐磨、耐腐蚀等性能，相比现有技术具有成本低廉、喷涂效率高、沉积效率好、沉积质量高和电弧稳定性好等特点。

具体实施方式

[0019] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0020] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁 60～80份；硅铁 3～6份；镍粉 2～5份；铝粉 3～5份；石墨 5～20份；铬粉 5～10份；稳弧剂 5～15份；硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉和石墨目数均为1200目，其中硼铁中硼的含量为15-25%，硅铁中硅的含量为40-50%。

[0021] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下制备步骤：

[0022] 1)管状粉芯丝材的制备：将硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉、石墨和稳弧剂混合均匀，然后将混合物用钢带进行包覆，为了能够将包覆好的粉芯丝材拉伸均匀，混合物与钢带通过包丝机进行包覆，然后将包覆有混合物的钢带进行闭合，将闭合后的钢带通过拉丝机进行拔丝模减径处理，得到管状粉芯丝材；为了增加粉芯丝材的硬度及导电性能，钢带为H08A低碳钢带，为了能够将管状粉芯丝材快速熔融，能够均匀的进行喷涂，管状粉芯丝材的直径为1～4mm。

[0023] 2)高速电弧喷涂涂层的制备：将步骤1)中得到的管状粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，为了实现高速喷涂和起到高温熔化粉芯丝材的目的，两个导电嘴分别连接着电源的正极和负极，接通电源对目标物品进行表面喷涂；为了保证喷涂的稳定性及安全性，高速电弧喷涂机工作时电弧电压为38V，工作电流为180A，压缩空气压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为170～190mm。

[0024] 实施例1

[0025] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁64份；硅铁4份；镍粉2份；铝粉 3份；石墨 5份；铬粉10份；稳弧剂12份；硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉和石墨目数均为1200目，其中硼铁中硼的含量为15-25%，硅铁中硅的含量为40-50%。

[0026] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层的制备方法，包括以下制备步骤：

[0027] 1)管状粉芯丝材的制备：将硼铁、硅铁、镍粉、铝粉、铬粉、石墨和稳弧剂混合均匀，然后将混合物用H08A低碳钢带通过包丝机进行包覆、闭合，将闭合后的钢带通过拉丝机进行拔丝模减径处理，得到直径为1mm的管状粉芯丝材；

[0028] 2)高速电弧喷涂涂层的制备：将步骤1)中得到的管状粉芯丝材分别穿过高速电弧喷涂机的两个导电嘴，两个导电嘴分别连接着电源的正极和负极，接通电源对目标物品进行表面喷涂；高速电弧喷涂机工作时电弧电压为38V，工作电流为180A，压缩空气压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为170～190mm。

[0029] 本发明公开的管状粉芯混料配比所制备的液态金属陶瓷涂层非晶含量高（≥85%），具有高硬度（HV0.1≥10000）,高耐磨、耐腐蚀等性能，相比现有技术具有成本低廉、喷涂效率高、沉积效率好、沉积质量高和电弧稳定性好等特点。

[0030] 实施例2

[0031] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁80份；硅铁3份；镍粉5份；铝粉 4份；石墨 10份；铬粉7份；稳弧剂10份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0032] 实施例3

[0033] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁60份；硅铁5份；镍粉4份；铝粉5份；石墨17份；铬粉8份；稳弧剂13份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0034] 实施例4

[0035] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁70份；硅铁6份；镍粉3份；铝粉3份；石墨8份；铬粉5份；稳弧剂15份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0036] 实施例5

[0037] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁68份；硅铁3份；镍粉2份；铝粉4份；石墨9份；铬粉6份；稳弧剂5份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0038] 实施例6

[0039] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁72份；硅铁5份；镍粉3份；铝粉5份；石墨20份；铬粉9份；稳弧剂7份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0040] 实施例7

[0041] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁77份；硅铁4份；镍粉4份；铝粉5份；石墨15份；铬粉10份；稳弧剂8份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0042] 实施例8

[0043] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁74份；硅铁6份；镍粉5份；铝粉4份；石墨12份；铬粉7份；稳弧剂6份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0044] 实施例9

[0045] 一种高速电弧喷涂液态金属陶瓷涂层，由以下重量份的各原料制备而成：硼铁62份；硅铁5份；镍粉4份；铝粉3份；石墨6份；铬粉5份；稳弧剂9份；所述涂层的制备方法同实施例1。

[0046] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。