一种铁基非晶态耐磨喷涂粉芯线材及其制备方法

摘要

一种铁基非晶态耐磨喷涂粉芯线材及其制备，属于热喷涂涂层新材料领域。粉芯线材由精密不锈钢外皮和芯部合金粉末组成，芯部合金粉末的元素组成包含铬、镍、硼、锰、硅、铌、铝、稀土、碳、铁，各元素所占重量百分比为:铬36.3‑41.2％，镍6.0‑6.5％，硼18‑20.5％，锰2.8‑3.1％，硅2.2‑2.5％，铌22.3‑23.5％，铝0.9‑1.3％，稀土2.2‑2.5％，碳1.4‑2.1％，铁0.8‑3.6％；芯部合金粉末的填充率为40％。该粉芯线材制备涂层的合金体系为Fe‑Cr‑B‑Nb‑Si，该线材制备的涂层含有大量的硼化物和碳化物，具有耐磨性。

权利要求

1.一种铁基非晶态的耐磨喷涂粉芯线材，其特征在于，粉芯线材由精密不锈钢外皮和芯部合金粉末组成，其特征在于，芯部合金粉末的元素组成包含铬、镍、硼、锰、硅、铌、铝、稀土、碳、铁，各元素所占重量百分比为:铬36.3-41.2％，镍6.0-6.5％，硼18-20.5％，锰2.8-

3.1％，硅2.2-2.5％，铌22.3-23.5％，铝0.9-1.3％，稀土2.2-2.5％，碳1.4-2.1％，铁0.8-

3.6％；芯部合金粉末的填充率为40％。

2.按照权利要求1所述的一种铁基非晶态的耐磨喷涂粉芯线材，其特征在于，所述的精密不锈钢外皮采用的304精密不锈钢。

3.按照权利要求1或2所述的一种铁基非晶态的耐磨喷涂粉芯线材的制备方法，其特征在于，配制粉末经混粉45分钟，100-150℃低温烘粉，使用前将其过60目筛网，与304不锈钢外皮复合形成粉芯线材。

4.按照权利要求1或2所述的一种铁基非晶态的耐磨喷涂粉芯线材的应用，用于制备铁基非晶态耐磨喷涂层。

说明书

一种铁基非晶态耐磨喷涂粉芯线材及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种非晶成分的耐磨喷涂粉芯线材及其制备，属于热喷涂涂层新材料领域。广泛应用于热喷涂制备的防磨结构件，如电厂锅炉“四管”、风机叶轮、耐磨刮板、防滑设备、搅拌机桨叶等。

背景技术

[0002] 国内热喷涂企业在选用高温锅炉“四管”及风机叶轮防磨工艺涂层材料时，通常会选用国际上较先进的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,涂层材料选用镍铬-碳化铬(NiCr-Cr3C2)粉末材料，该工艺比较先进，涂层性能优异，尤其在制备碳化物涂层时。但该工艺材料涂层制备设备复杂，操作繁琐，使用的涂层材料沉积效率低下，成本过于高昂。

发明内容

[0003] 本发明克服现有技术问题，提高一种非晶态耐磨喷涂粉芯线材及其制备。

[0004] 本发明所述铁基非晶态耐磨喷涂粉芯线材的耐磨机理，该粉芯线材制备涂层的合金体系为Fe-Cr-B-Nb-Si，它的耐磨相主要是非晶的硼化物和碳化物，耐磨性的好坏由硼化物，碳化物的数量、尺寸和分布决定的。另外涂层的结构组织对耐磨性也有一定的影响。该线材制备的涂层含有大量的硼化物和碳化物，它们分别是(CrB、Cr7C3)，显微硬度(HV853-1210)，因此为提高耐磨性，涂层中应含有大量的CrB、Cr7C3、FeCr及非晶相。

[0005] 为实现上述目的本发明采用，以下技术方案。

[0006] 本发明一种铁基非晶态的耐磨喷涂粉芯线材，粉芯线材由精密不锈钢外皮和芯部合金粉末组成，其特征在于，芯部合金粉末的元素组成包含铬、镍、硼、锰、硅、铌、铝、稀土、碳、铁，各元素所占重量百分比为:铬36.3-41.2％，镍6.0-6.5％，硼18-20.5％，锰2.8-3.1％，硅2.2-2.5％，铌22.3-23.5％，铝0.9-1.3％，稀土2.2-2.5％，碳1.4-2.1％，铁0.8-
3.6％；芯部合金粉末的填充率为40％。

[0007] 所述的精密不锈钢外皮采用的304精密不锈钢。

[0008] 本发明非晶态耐磨喷涂粉芯线材主要依靠合金体系中铬、硼、碳、铌等合金元素，形成具有高耐磨的硼化物、碳化物及大量的非晶耐磨相，通过添加少量稀土元素，提高涂层耐磨性能及涂层的综合强度。该非晶线材制备的涂层无需打底，减少了操作流程，降低了材料成本。

[0009] 芯部合金粉末原料元素采用合金或/和单质的形式加入，如铬的加入形式采用铬铁、单质铬粉等的形式加入，镍的加入形式采用单质镍粉、镍铬合金粉的形式加入，硼的加入形式采用硼铁、碳化硼等的形式加入，铌的加入形式采用碳化铌、铌铁等的形式加入，铝的加入形式采用硅铝、单质铝粉的形式加入，硅的加入形式采用硅铝、硅铁等的形式加入，碳的加入形式采用石墨的形式加入，锰的加入形式采用电解锰粉、锰铁等的形式加入，稀土的加入形式采用氧化铈等的形式加入，铁的加入形式采用前述的铁的合金或/和还原铁粉等的形式加入。

[0010] 配制粉末经混粉45分钟，100-150℃低温烘粉，使用前将其过60目筛网，与304不锈钢外皮复合形成粉芯线材。

[0011] 本发明线材制备的涂层有大量的非晶态结构，具有非常高的强度、硬度和耐磨性。成为热喷涂涂层材料领域的重点研究对象。本发明的优点和特点是：

[0012] 1采用本发明耐磨喷涂线材制备涂层时，工件表面经喷砂可直接制备涂层，减少了操作流程，降低了加工成本。

[0013] 2线材电弧稳定，沉积效率高。

[0014] 3涂层平整致密，耐磨性能、结合强度超高。

[0015] 4线材合金体系添加了大量的硼铬和铌，产生了大量的非晶相。

[0016] 5本线材制备的涂层性能媲美超音速火焰喷涂工艺制备的涂层性能。

附图说明

[0017] 图1为实施例2的涂层的XRAD图谱。

具体实施方式

[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

[0019] 实施例1-4

[0020] 制备本发明铁基非晶态耐磨喷涂线材。

[0021] 制作本发明粉芯线材主要工艺：304精密不锈钢带经几道轧辊逐步形成U型槽，然后将混合均匀的合金粉末通过传送带送入钢带槽内，经过轧制使钢带闭合形成圆形，再经拉丝模逐级减径，拔制成直径2mm的粉芯线材。

[0022] 所用原料包括：铬铁或单质铬粉、单质镍粉或镍铬合金粉、硼铁、、铌铁、硅铝或单质铝粉、硅铝或硅铁，碳的加入形式采用石墨的形式加入，锰的加入形式采用电解锰粉，稀土的加入形式采用氧化铈的形式加入，铁的加入形式采用前述的铁的合金或还原铁粉等的形式加入。

[0023] 本发明实施例1-4线材的外皮为精密304L不锈钢带，宽度为10mm，厚度0.4mm，其化学成分质量百分含量如表1。

[0024] 表1

[0025]C Si Mn S P Ni Cr Al Fe
0.012 0.35 1.5 0.022 0.0030 8.28 18.10 0.004 余量

[0026] 非晶态耐磨喷涂材芯部合金粉末配方百分比(％)表2。

[0027] 表2

[0028]

[0029]

[0030] 实施例实验效果：

[0031] 用本发明实施例1-3所制备的粉芯线材，实验基体为Q235钢板，尺寸为100mm×40×3mm,表面经过棕刚玉喷砂粗化后，喷涂厚度0.8mm的涂层。采用ARc-400高速电弧喷涂机喷制涂层，喷涂电压选用37V,喷涂电流为260A，风压为0.6MPa，喷涂距离100-200mm.[0032] 本发明实施例1-4铁基非晶态耐磨喷涂粉芯线材制备涂层进行测试(测试采用的标准GB/T 4340.1-2009)，测试结果如表3。

[0033] 表3

[0034] 实施例 硬度(HV0.3) 非晶相含量(％)1 801.1 27
2 906.3 30
3 803.5 28
4 860.7 29

[0035] 本发明实施例1-4非晶态耐磨喷涂粉芯线材制备涂层结合强度进行测试(测试采用的标准GB/T 8642-2002)，测试结果如表4。

[0036] 表4

[0037]实施例 结合强度(MPa)
1 59
2 65
3 61
4 63