專利名稱：用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料及噴涂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴涂材料及其噴涂方法
背景技術(shù)：
電站閥門應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用數(shù)量較大，一臺(tái)300麗電站超臨界機(jī)組，配套閥門約 2000只，其中1/10工作在超臨界狀態(tài)，工作環(huán)境非常惡劣。如我國(guó)現(xiàn)階段超臨界機(jī)組，主汽閥工作的典型蒸汽參數(shù)為25. 4MPa/566°C /566°C，超超臨界機(jī)組主汽閥工作的典型蒸汽參數(shù)已達(dá)沈.25MPa/600°C /600°C。這種工作環(huán)境下的電站高溫高壓閥門，其密封面的工作條件相當(dāng)惡劣，因此對(duì)于密封面的性能有較高的要求。為了延長(zhǎng)電站閥門在工況下的使用壽命，密封面的性能將直接影響工程應(yīng)用中的安全性，因此提高電站閥門用鋼密封面表面耐磨損、耐腐蝕等性能是電站閥門行業(yè)重要的發(fā)展方向之一。但是制備電站閥門的鋼材并不能滿足上述需求，因此采用表面改性技術(shù)在電站閥門用鋼密封面表面上形成一層硬質(zhì)涂層來(lái)解決這一問(wèn)題，現(xiàn)有多采用堆焊技術(shù)在電站閥門用鋼密封面表面上堆焊一層鈷合金，起到提高電站閥門用鋼密封面表面耐磨損和耐腐蝕性能，而我國(guó)是鈷資源十分缺乏的國(guó)家， 鈷礦儲(chǔ)量小于2%的世界儲(chǔ)量，所需鈷資源主要靠進(jìn)口鈷精礦和回收利用含鈷廢料，因此成本很高。因此現(xiàn)有在電站閥門用鋼密封面表面上堆焊一層防護(hù)材料的堆焊技術(shù)存在成本高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有在電站閥門用鋼密封面表面上堆焊一層防護(hù)材料的堆焊技術(shù)存在成本高的問(wèn)題，而提供一種噴涂材料及其對(duì)電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行等離子噴涂的方法。一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料按重量份數(shù)由80 90份納米 A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 5份納米^O2和0. 5 5份納米制備而成；所述用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的粒徑為10 μ m 45 μ m。一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法，具體是按以下步驟完成的一、預(yù)處理首先對(duì)噴涂的電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行表面凈化處理一噴砂粗化處理一基體預(yù)熱一噴涂NiCrAlY,即得到預(yù)處理電站閥門密封；二、制備噴涂材料按重量份數(shù)稱取80 90份納米A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 7份納米ZrO2和0. 5 4 份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料；三、噴涂采用等離子噴涂的方法在電壓為60 70V、電流為550 650A、噴涂距離為80 120mm、送粉率為1. 4 2. 3kg/h、主氣Ar流量為80 160SCFH和輔氣H2流量為40 70SCFH的條件下將步驟二制備粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料均勻的噴涂到步驟一得到的預(yù)處理電站閥門用鋼密封面表面上，即完成采用電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面的等離子噴涂；所述的電站閥門是采用12CrMoV鋼或25#鋼制備而成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明的一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法與現(xiàn)有的堆焊技術(shù)相比，沒(méi)有采用鈷金屬元素，避免了因使用鈷金屬元素而造成成本高的問(wèn)題；二、采用本發(fā)明制備用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料形成的涂層耐磨損和耐腐蝕；三、本發(fā)明采用等離子噴涂方法，效率高，電站閥門變形小，得到的涂層致密，且得到的涂層與基體結(jié)合良好，涂層不脫落。


圖1是試驗(yàn)一在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的100倍掃描電鏡圖； 圖2是試驗(yàn)一采用12CrMoV鋼制備的電站閥門和試驗(yàn)一在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線圖，圖2中的A表示的是試驗(yàn)一采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)曲線，圖2中的B表示的是試驗(yàn)一在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線；圖3試驗(yàn)一采用12CrMoV鋼制備的電站閥門和試驗(yàn)一在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線圖，圖3中的A表示的是試驗(yàn)一采用12CrMoV 鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕曲線，圖3中的B表示的是試驗(yàn)一在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線；圖4是試驗(yàn)二在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的100倍掃描電鏡圖；圖5是試驗(yàn)二采用25#鋼制備的電站閥門和試驗(yàn)二在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線圖，圖5中的A表示的是試驗(yàn)二采用 25#鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)曲線，圖5中的B表示的是試驗(yàn)二在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線；圖6是試驗(yàn)二采用25#鋼制備的電站閥門和試驗(yàn)二在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線圖，圖6中的A表示的是試驗(yàn)二采用25#鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕曲線，圖6中的B表示的是試驗(yàn)二在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式是一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料，按重量份數(shù)由80 90份納米A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 7份納米ZrO2和0. 5 4份納米( 制備而成.本實(shí)施方式所述用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的粒徑為 10 μ m 45 μ m。采用本實(shí)施方式制備的噴涂材料形成的涂層耐磨損和耐腐蝕。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是一種噴涂材料按重量份數(shù)由82 85份納米A1203、12 14份納米Ti02、1 5份納米^O2和1 3份納米 CeO2制備而成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法，具體是按以下步驟完成的一、預(yù)處理首先對(duì)噴涂的電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行表面凈化處理一噴砂粗化處理一基體預(yù)熱一噴涂NiCrAlY(作為底層)，即得到預(yù)處理電站閥門密封；二、制備噴涂材料按重量份數(shù)稱取80 90份納米A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 7份納米ZrO2和 0. 5 4份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料；三、 噴涂采用等離子噴涂的方法在電壓為60 70V、電流為550 650A、噴涂距離為80 120mm、送粉率為 1. 4 2. 3kg/h、主氣 Ar 流量為 80 160SCFH(1SCFH = 0. 472L/min)和輔氣H2流量為40 70scra(iscra = O. 472L/min)的條件下將步驟二制備粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料均勻的噴涂到步驟一得到的預(yù)處理電站閥門用鋼密封面表面上，即完成采用電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面的等離子噴涂。本實(shí)施方式所述的電站閥門是采用12CrMoV鋼或25#鋼制備而成。本實(shí)施方式的一種采用噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行等離子噴涂的方法與現(xiàn)有的堆焊技術(shù)相比，沒(méi)有采用鈷金屬元素，避免了因使用鈷金屬元素而造成成本高的問(wèn)題。采用本實(shí)施方式制備的噴涂材料形成的涂層耐磨損和耐腐蝕。本實(shí)施方式采用等離子噴涂方法，效率高，電站閥門變形小，得到的涂層致密，且得到的涂層與基體結(jié)合良好，涂層不脫落。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)明效果試驗(yàn)一一種采用噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行等離子噴涂的方法， 具體是按以下步驟完成的一、預(yù)處理首先對(duì)噴涂的電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行表面凈化處理一噴砂粗化處理一基體預(yù)熱一噴涂NiCrAlY(作為底層)，即得到預(yù)處理電站閥門密封；二、制備噴涂材料按重量份數(shù)稱取82. 65份納米A1203、12. 35份納米TiO2,3. 5份納米ZrO2和1. 5份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為ΙΟμπι 45μπι的噴涂材料；三、噴涂采用等離子噴涂的方法在電壓為65V、電流為600Α、噴涂距離為100mm、送粉率為1. ^g/h、主氣Ar 流量為 120SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)和輔氣 H2 流量為 55SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)的條件下將步驟二制備粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料均勻的噴涂到步驟一得到的預(yù)處理電站閥門用鋼密封面表面上，即完成采用電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面的等離子噴涂。本實(shí)施方式所述的電站閥門是采用12CrMoV鋼制備而成。對(duì)本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描(SEM)，得到100倍掃描電鏡圖1，通過(guò)圖1可以看出，涂層表面凹凸不平，這是由于高速運(yùn)動(dòng)下的喂料顆粒，在等離子焰流的高溫下，迅速撞擊到基體表面，熔融顆粒經(jīng)過(guò)撞擊、變形，形成扁平狀結(jié)構(gòu)，層層搭接，另有少數(shù)未熔或半熔狀態(tài)粒子快速冷卻后，直接鑲嵌在其中。未熔的納米顆粒既可以吸收裂紋擴(kuò)展所釋放的能量，還可以阻止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展并使其偏移，產(chǎn)生韌化的效果。通過(guò)檢測(cè)本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門和本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)，檢測(cè)結(jié)果如圖2所示，其中圖2中的A表示的是本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)曲線，圖2中的B表示的是本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線，通過(guò)圖2中的A可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)在初始的跑合階段，迅速增大至0. 55以上，之后到達(dá)均勻磨損階段，摩擦系數(shù)在0. 45 0. 55之間波動(dòng)；而通過(guò)圖2中的 B可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)初始跑合階段時(shí)間較短，摩擦系數(shù)升至0. 45后，一直處于平穩(wěn)磨損，波動(dòng)范圍很小，說(shuō)明本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層較為平整，其表面粗糙度能夠引起摩擦系數(shù)的波動(dòng)，但對(duì)整體磨損性能基本無(wú)影響；并且從圖2中可以明顯的得知本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)比本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)小，因此本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層耐磨損性能好。通過(guò)檢測(cè)本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門和本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕性能，檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，其中圖3中的A 表示的是本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕曲線，圖3中的B表示的是本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線，通過(guò)觀察圖3中的A和B曲線，可以清楚的得知本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕性能比本實(shí)施方式采用12CrMoV鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕性能優(yōu)越。試驗(yàn)二一種采用噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行等離子噴涂的方法， 具體是按以下步驟完成的一、預(yù)處理首先對(duì)噴涂的電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行表面凈化處理一噴砂粗化處理一基體預(yù)熱一噴涂NiCrAlY(作為底層)，即得到預(yù)處理電站閥門密封；二、制備噴涂材料按重量份數(shù)稱取82. 65份納米A1203、12. 35份納米TiO2,3. 5份納米ZrO2和1. 5份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為ΙΟμπι 45μπι的噴涂材料；三、噴涂采用等離子噴涂的方法在電壓為65V、電流為600Α、噴涂距離為100mm、送粉率為1. ^g/h、主氣Ar 流量為 120SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)和輔氣 H2 流量為 55SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)的條件下將步驟二制備粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料均勻的噴涂到步驟一得到的預(yù)處理電站閥門用鋼密封面表面上，即完成采用電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面的等離子噴涂。本實(shí)施方式所述的電站閥門是采用25#鋼制備而成。對(duì)本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描(SEM)，得到100倍掃描電鏡圖4，通過(guò)圖4可以看出，涂層表面凹凸不平，這是由于高速運(yùn)動(dòng)下的喂料顆粒，在等離子焰流的高溫下，迅速撞擊到基體表面，熔融顆粒經(jīng)過(guò)撞擊、變形，形成扁平狀結(jié)構(gòu)，層層搭接，另有少數(shù)未熔或半熔狀態(tài)粒子快速冷卻后，直接鑲嵌在其中。未熔的納米顆粒既可以吸收裂紋擴(kuò)展所釋放的能量，還可以阻止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展并使其偏移，產(chǎn)生韌化的效果。通過(guò)檢測(cè)本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門和本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)，檢測(cè)結(jié)果如圖5所示，其中圖5中的A表示的是本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)曲線，圖5中的B表示的是本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)曲線，通過(guò)圖5中的A可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)在0. 38 0. 5變動(dòng)，浮動(dòng)區(qū)間較大；而通過(guò)圖5中的B可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)比較平穩(wěn)，到達(dá)穩(wěn)定磨損階段后，在0.4上下波動(dòng)，范圍較小。因此本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的摩擦系數(shù)比本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，波動(dòng)程度小，利于涂層與對(duì)磨材料的減磨，有助于耐磨性的提高。通過(guò)檢測(cè)本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門和本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕性能，檢測(cè)結(jié)果如圖6所示，其中圖6中的A表示的是本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕曲線，圖6中的B表示的是本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕曲線，通過(guò)觀察圖6中的 A和B曲線，可以清楚的得知本實(shí)施方式在電站閥門用鋼密封面表面噴涂的保護(hù)涂層的電化學(xué)腐蝕性能比本實(shí)施方式采用25#鋼制備的電站閥門的電化學(xué)腐蝕性能優(yōu)越。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)是步驟二中按重量份數(shù)稱取82 85份納米A1203、12 14份納米TiO2,1 5份納米ZrO2和1 3份納米CeO2, 然后充分混勻一造粒制備成粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料。其它與具體實(shí)施方式
三相同。
權(quán)利要求
1.一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料，其特征在于用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料按重量份數(shù)由80 90份納米A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 5份納米^O2和0. 5 5份納米( 制備而成；所述用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的粒徑為10 μ m 45 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料，其特征在于用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料按重量份數(shù)由82 85份納米A1203、 12 14份納米Ti02、1 5份納米^O2和1 3份納米制備而成。
3.利用權(quán)利要求1所述一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法，其特征在于用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法具體是按以下步驟完成的一、預(yù)處理首先對(duì)噴涂的電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行表面凈化處理一噴砂粗化處理一基體預(yù)熱一噴涂NiCrAlY,即得到預(yù)處理電站閥門密封；二、制備噴涂材料按重量份數(shù)稱取80 90份納米A1203、10 18份納米Ti02、0. 5 7份納米ZrO2和0. 5 4份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為ΙΟμπι 45μπι的噴涂材料；三、噴涂采用等離子噴涂的方法在電壓為60 70V、電流為550 650Α、噴涂距離為80 120mm、送粉率為1. 4 2. 3kg/h、主氣Ar流量為80 160SCFH和輔氣H2流量為40 70SCFH的條件下將步驟二制備粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料均勻的噴涂到步驟一得到的預(yù)處理電站閥門用鋼密封面表面上，即完成采用電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面的等離子噴涂；所述的電站閥門是采用12CrMoV鋼或25#鋼制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料的噴涂方法，其特征在于步驟二中按重量份數(shù)稱取82 85份納米A1203、12 14份納米TiO2U 5份納米^O2和1 3份納米CeO2,然后充分混勻一造粒制備成粒徑為10 μ m 45 μ m的噴涂材料。
全文摘要
用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料及噴涂方法，它涉及一種噴涂材料及其噴涂方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有在電站閥門用鋼密封面表面上堆焊一層防護(hù)材料的堆焊技術(shù)存在成本高的問(wèn)題。本發(fā)明的一種噴涂材料按重量份數(shù)由80～90份納米Al2O3、10～18份納米TiO2、0.5～7份納米ZrO2和0.5～4份納米CeO2制備而成；本發(fā)明一種采用噴涂材料對(duì)電站閥門用鋼密封面表面進(jìn)行等離子噴涂的方法，具體操作步驟如下一、預(yù)處理，二、制備噴涂材料，三、噴涂。本發(fā)明主要制備用于電站閥門用鋼密封面表面涂層的噴涂材料及其對(duì)電站閥門用鋼密封面表面噴涂一層保護(hù)涂層。
文檔編號(hào)C23C4/10GK102277551SQ20111028058
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者孔凡濤, 張乃波, 王志亮, 陳玉勇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 黑龍江北方閥業(yè)有限責(zé)任公司