專利名稱：一種防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域，特別地，涉及一種低成本的防 高溫氧化腐蝕的電弧噴涂粉芯絲材。
背景技術(shù)：
在火電站鍋爐管道和石化、冶煉等設(shè)備及零件中，存在著大量的高溫氧化 以及腐蝕等引起設(shè)備零件損壞的現(xiàn)象。采用電弧噴涂技術(shù)，在設(shè)備零件和鍋爐 管道表面涂覆一層抗氧化、耐腐蝕涂層，是目前廣泛應(yīng)用的一種表面防護(hù)技術(shù)。
常見的電弧噴涂絲材主要有Fe基和Ni基兩大類。其中，F(xiàn)e基噴涂絲材中， 馬氏體不銹鋼絲(如Crl3型)是較為常用的噴涂絲材；Ni基合金絲材中， Ni80Cr20、 M70Cr30、 45CT為較常見的合金絲材；NiAl合金絲(如Ni95A15)
是另外一種得到廣泛應(yīng)用的鎳基合金絲材。
但現(xiàn)有電弧噴涂絲材都含有較高的Ni、 Cr含量，且由于Ni與Cr元素礦產(chǎn)
資源少，導(dǎo)致電弧噴涂絲材成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種防高溫氧化腐蝕的 Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材，該粉芯絲材通過電弧噴涂技術(shù)在鍋爐管道受熱 面和石油化工相關(guān)設(shè)備及零件表面制成防護(hù)涂層，以提高設(shè)備及零件的使用壽 命。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種防高溫氧化腐蝕的 Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材，它主要由外包層和粉芯組成；所述外包層為低 碳鋼帶或不銹鋼帶；所述粉芯主要由Mii粉、Cr粉、Al粉、FeSi粉、&3(:2粉、 Mo粉和Ni粉組成，它們的重量百分比分別為Mn粉40 60X、 Cr粉15 18X、 A1粉10 15X、 FeSi粉2 3X、 (^3(:2粉10 13%、 Mo粉3 5X，余量為Ni粉。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益的效果是使用本發(fā)明在經(jīng)過噴砂粗 化后的金屬基體上按照現(xiàn)有技術(shù)中的電弧噴涂的工藝參數(shù)進(jìn)行噴涂，得到的電
弧噴涂涂層為奧氏體和鐵素體相基體，硬度^服C36，結(jié)合強(qiáng)度^30MPa;較強(qiáng) 的抗高溫氧化能力，使用溫度高于304L不銹鋼絲材制成的涂層；耐酸、堿腐蝕 性高于316L不銹鋼絲材制成的涂層；本發(fā)明粉芯絲材成本僅為316L不銹鋼絲 材的1/2 2/3?？蓮V泛用于鍋爐受熱面管道、石化、冶煉設(shè)備零件的抗高溫氧 化腐蝕防護(hù)及表面修復(fù)。推廣應(yīng)用必將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí) 意義。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明根據(jù)錳與鎳、鋁與鉻元素原子結(jié)構(gòu)和物理性能的相似性原理，以錳 代鎳、以鋁代絡(luò)制成Fe-Mn-Al合金和Fe-Mn-Cr合金，與現(xiàn)有Fe基和Ni基電 弧噴涂絲材具有相近的性能，且M和Cr含量降低。
本發(fā)明的防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材主要由外包層 和粉芯組成。外包層為低碳鋼帶和不銹鋼帶中的任何一種；粉芯成分重量百分 比含量范圍如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 40 60
Cr粉 15 18
Al粉 10 15
FeSi粉 2 3
CnC2粉 10 13
Mo粉 3 5
Ni粉 余量
上述粉末的粒徑為-80 +300目，各組分粉末需經(jīng)100 200'C烘干，然后 攪拌均勻。
本發(fā)明Fe-Mn-Cr-Al系電弧噴涂粉芯絲材的制備方法如下
1、 將厚度為0.2 0.5mm的外皮材料裁成10 14mm的帶材，經(jīng)包絲機(jī)的三 組滾壓輪逐步滾壓成U型截面，將配制好的粉芯粉末通過包絲機(jī)加粉器自動(dòng)加 入到U型帶中；
2、 經(jīng)過包絲機(jī)的六組滾壓輪將U帶上口逐步合攏并壓實(shí)，使芯粉包裹其中，然后經(jīng)過拉絲機(jī)的8 12道拉拔、減徑。最后得到直徑為2 3mm，芯粉填充率 為32 45%的成型絲材。
實(shí)施例1:
外包層選用寬14咖，厚0.2mm的低碳鋼帶，粉芯填充率為45%。粉芯的組 分及其重量百分比如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 60
Cr粉 15
Al粉 10
FeSi粉 2
Cr^粉 10
Mo粉 3
Ni粉 余量
按上述規(guī)范制成的粉芯絲材經(jīng)電弧噴涂于20鋼基體工件上形成的噴涂層具 有以下特征效果
1、 涂層具有鐵素體相基體，成本約為316L絲材的1/2。
2、 結(jié)合強(qiáng)度30MPa以上。
3、 HRC大于36。
4、 抗高溫氧化性好，主要適用于鍋爐管道中溫受熱面抗氧化防護(hù)和冶煉設(shè) 備零件的表面防護(hù)。
實(shí)施例2:
外包層選用寬12ram，厚0.3mm的304L不銹鋼帶，粉芯填充率為38%。粉芯 的組分及其重量百分比如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 50
Cr粉 16
Al粉 13
FeSi粉 3
Cr3C2粉 11
Mo粉 4
Ni粉 余量
按上述規(guī)范制成的粉芯絲材經(jīng)電弧噴涂于12CrlMoV鋼基體工件上形成的噴涂層具有以下特征效果
1、 涂層具有奧氏體相基體，成本約為316L絲材的2/3。
2、 結(jié)合強(qiáng)度35MPa以上。
3、 冊(cè)C大于38。
4、 抗高溫腐蝕性好，耐酸、堿能力強(qiáng)，主要適用于鍋爐管道高溫受熱面的 氧化腐蝕防護(hù)和石油化工設(shè)備及零件的表面防護(hù)。
實(shí)施例3:
外包層選用寬10mm,厚0.5mm的316L不銹鋼帶，粉芯填充率為32%。粉芯 的組分及其重量百分比如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 40
Cr粉 18
Al粉 15
FeSi粉 3
Cr3C2粉 13
Mo粉 5
Ni粉 余量
按上述規(guī)范制成的粉芯絲材經(jīng)電弧噴涂于12Cr2MoWTiB鋼基體工件上形成 的噴涂層具有以下特征效果
1、 涂層具有奧氏體相基體，成本約為316L絲材的2/3。
2、 結(jié)合強(qiáng)度35MPa以上。
3、 HRC大于40。
4、 有很好的抗高溫氧化和腐蝕性能，主要適用于鍋爐管道受熱面的高溫氧 化腐蝕防護(hù)和石油化工設(shè)備及零件的防高溫氧化腐蝕。
上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的 精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材，其特征在于，它主要由外包層和粉芯組成；所述外包層為低碳鋼帶或不銹鋼帶；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、Al粉、FeSi粉、Cr3C2粉、Mo粉和Ni粉組成，它們的重量百分比分別為Mn粉40～60％、Cr粉15～18％、Al粉10～15％、FeSi粉2～3％、Cr3C2粉10～13％、Mo粉3～5％，余量為Ni粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材， 其特征在于，所述外包層為低碳鋼帶，所述粉芯的成分的重量百分比分別為 Mn粉60%、 Cr粉15%、 Al粉10%、 FeSi粉2%、 03。粉10%、 Mo粉 3%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材， 其特征在于，所述外包層為不銹鋼帶，所述粉芯的成分的重量百分比分別為 Mn粉50%、 Cr粉16%、 Al粉13%、 FeSi粉3%、 03(:2粉11%、 Mo粉 4%、 Ni粉3X。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材， 其特征在于，所述外包層為不銹鋼帶，所述粉芯的成分的重量百分比分別為 Mn粉40%、 Cr粉18%、 Al粉15%、 FeSi粉3%、 03<:2粉13%、 Mo粉 5%、 Ni粉6X。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防高溫氧化腐蝕的Fe-Mn-Cr-Al電弧噴涂粉芯絲材，它主要由外包層和粉芯組成；外包層為低碳鋼帶或不銹鋼帶；粉芯主要由Mn粉、Cr粉、Al粉、FeSi粉、Cr₃C₂粉、Mo粉和Ni粉組成，它們的重量百分比分別為Mn粉40～60％、Cr粉15～18％、Al粉10～15％、FeSi粉2～3％、Cr₃C₂粉10～13％、Mo粉3～5％，余量為Ni粉。本發(fā)明公開了一種可廣泛用于鍋爐受熱面管道、石化、冶煉設(shè)備零件的抗高溫氧化腐蝕防護(hù)及表面修復(fù)。推廣應(yīng)用必將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)C23C4/04GK101418427SQ20081016299
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者劉少光, 羅來馬, 劍 酈 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);溫州科得力新特材料有限公司