一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法
【專利摘要】一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理后進(jìn)行噴砂粗化，再經(jīng)過清洗，采用超音速等離子噴涂系統(tǒng)和等離子噴槍，在經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度為40-60μm的鎳合金涂層，噴涂完后，于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層；其中，噴涂的工藝參數(shù)：功率為30～40KW，送粉速率為20～30g·min-1，主汽流量為90～110L·min-1，噴涂距離為90～110mm。本發(fā)明采用超音速等離子噴涂技術(shù)制備耐磨耐腐蝕鎳基合金的方法，得到的鎳基合金涂層致密，涂層表面均勻，涂層與工件的結(jié)合強(qiáng)度良好，涂層硬度達(dá)到要求，能夠很好的滿足在高溫(300℃)條件下耐磨耐腐蝕的技術(shù)要求。
【專利說明】一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳基合金涂層，特別是涉及一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)今的技術(shù)范圍內(nèi)，除少數(shù)貴金屬外，金屬材料會(huì)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而遭受到腐蝕。此外，金屬表面受各種機(jī)械作用而引起的磨損以極為嚴(yán)重，大量的金屬構(gòu)件因腐蝕和磨損而失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年鋼材因腐蝕和磨損而造成的損失約占鋼材中產(chǎn)量的10%。因此，發(fā)展金屬表面防護(hù)和強(qiáng)化技術(shù)是各國普遍關(guān)心的問題。隨著尖端科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，各工業(yè)部門越來越多的要求機(jī)械設(shè)備能在高參數(shù)(高溫、高壓、高速度和高度自動(dòng)化)和惡劣的工況條件(如嚴(yán)重的磨損和腐蝕)下長期穩(wěn)定的運(yùn)行，因此對(duì)材料的性能也更提出更高的要求。
[0003]采用高性能的高級(jí)材料制造整體設(shè)備及零件以獲得表面防護(hù)和強(qiáng)化的效果顯然是極不經(jīng)濟(jì)的，有時(shí)甚至是不可能的。所以，研究和發(fā)展材料的表面處理技術(shù)就具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。而表面處理技術(shù)也在這種需求的推動(dòng)下獲得了飛速的發(fā)展和提高。熱噴涂技術(shù)就是其中之一，所謂熱噴涂，就是利用某種熱源，如電弧、等離子弧、火焰等將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬噴涂材料加熱到熔融或半熔化狀態(tài)，然后靠熱源自身的動(dòng)力或外加的高速氣流霧化并以一定的速度噴射到經(jīng)過預(yù)處理的工件材料表面，依靠噴涂材料的物理變化和化學(xué)變化，與工件材料結(jié)合而形成具有各種功能的表面覆蓋涂層的一種技術(shù)。按熱源分，熱噴涂又分為火 焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和激光噴涂等。在材料表面采用等離子噴涂技術(shù)制備涂層，能大幅度提高材料的耐磨、耐腐蝕性能，是減少部件損耗的有效方法，成為表面強(qiáng)化的首選方法。通過等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行材料表面的強(qiáng)化，可以很好的提高材料的使用壽命和安全性。鎳基合金具體良好的高溫性能和耐磨耐腐蝕性能，是較為理想的涂層材料?，F(xiàn)階段，采用火焰噴涂、電弧噴涂等方式得到的涂層僅能滿足一般的耐磨或耐腐蝕性能,而激光噴涂的成本較高,效率低,不利于批量生產(chǎn)。對(duì)于航空、航天、精密機(jī)械加工等行業(yè)的產(chǎn)品要求，這些方法已不能滿足其需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供了一種耐磨耐腐蝕鎳基合金的制備方法，得到的鎳基合金涂層致密，涂層表面均勻，涂層與工件的結(jié)合強(qiáng)度良好。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]I)工件表面清理:對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使表面露出金屬光澤；
[0007]2)噴砂粗化:對(duì)步驟I)清理后的工件表面進(jìn)行噴砂粗化；
[0008]3)工件表面清洗:對(duì)噴砂粗化后的工件表面進(jìn)行清洗；
[0009]4)熱噴涂:采用超音速等離子噴涂系統(tǒng)和等離子噴槍，在經(jīng)清洗后的工件表面噴涂一層厚度為40-60 μ m的鎳合金涂層，噴涂完后，于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層；其中，噴涂的工藝參數(shù)如下:功率為30~40KW，送粉速率為20~30g.min—1，主汽流量為90~IlOL.mirf1,噴涂距離為90~110mm。
[0010]所述清理采用砂紙打磨或機(jī)械加工的方法進(jìn)行。
[0011 ] 所述噴砂粗化采用的噴涂材料為白剛玉。
[0012]所述白剛玉的粒度為60~100目。
[0013]噴砂粗化時(shí)，噴砂距離100~150mm。
[0014]所述清洗是采用丙酮進(jìn)行清洗的。
[0015]完成步驟3)后將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上再進(jìn)行步驟4)。
[0016]所述超音速等離子噴涂系統(tǒng)的型號(hào)為HEP-Jet型，等離子噴槍的型號(hào)為SG-100型。
[0017]所述鎳合金涂層的材料為Ni60A合金粉末、Ν?70合金粉末或Ni75合金粉末。
[0018]所述Ni60A合金粉末、Ni70合金粉末或Ni75合金粉末的粒度為150-325目。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù) 相比，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明采用超音速等離子噴涂技術(shù)制備耐磨耐腐蝕鎳基合金的方法，得到的鎳基合金涂層致密，涂層表面均勻，涂層與工件的結(jié)合強(qiáng)度良好，并且涂層表面合金顆粒無脫落，同時(shí)由于鎳基合金具有很好的耐腐蝕性能，所得到的涂層能夠很好的滿足在300°C高溫條件下耐磨耐腐蝕的技術(shù)要求。本發(fā)明得到的涂層質(zhì)量好，能夠滿足航空、航天、精密機(jī)械加工等行業(yè)的產(chǎn)品要求，并且本發(fā)明提高了制備鎳基合金涂層的工作效率，降低了成本，利于批量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為涂層斷面圖；
[0021]圖2為涂層的形貌的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明中的工件材料為耐熱不銹鋼，化學(xué)成分為(質(zhì)量百分比，％):Cr:24.0~26.5,Ni:34.0 ~37.0,Mn:0.50 ~1.50, S1:0.30 ~0.70,Al:0.15 ~0.45,Cu:≤ 0.50，其余為Fe ;涂層材料選用Ni60A合金粉末，Ν?60Α合金粉末的粒度為150-325目，化學(xué)成分為(質(zhì)量百分比，％ ):C:0.50 ~1.0,B:3.0 ~4.0,Si:3.5 ~5.0,Fe..≤ 6,Cr:14.0 ~19.0、其余為Ni。
[0023]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]I)工件表面清理:采用砂紙打磨的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0026]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離100~150mm ；
[0027]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗噴砂粗化后的工件表面；
[0028]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0029]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度50 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)為:功率為40KW，送粉速率為30g.min—1，主汽流量為90L.mirT1，噴涂距離為110mm。
[0030]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0031]實(shí)施例2
[0032]I)工件表面清洗:采用砂紙打磨的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0033]2)噴砂粗化；以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離100~150mm ；
[0034]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗噴砂粗化后的工件待噴涂表面；
[0035]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0036]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度50 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)為:功率為35KW，送粉速率為25g.mirT1,主汽流量為100L.mirT1,噴涂距離為10mm ；
[0037]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0038]實(shí)施例3
[0039]I)工件表面清洗:采用機(jī)械加工的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0040]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離100~150mm ；
[0041]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗噴砂粗化后的工件待噴涂表面；
[0042]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0043]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)過清洗后的表面噴涂一層厚度50 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)如下:功率為30KW、送粉速率為20g.min—1，主汽流量為IlOL.min—1，噴涂距離為90mm ；
[0044]6)冷卻噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0045]實(shí)施例4
[0046]I)工件表面清洗:采用機(jī)械加工的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0047]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離100~150mm ；
[0048]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗粗化后的工件待噴涂表面；
[0049]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0050]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度50 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)如下:功率為40KW，送粉速率為30g.min—1，主汽流量為IlOL.min—1，噴涂距離為IlOmm;
[0051]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0052]實(shí)施例5
[0053]I)工件表面清洗:采用機(jī)械加工的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0054]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離10mm ；
[0055]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗粗化后的工件待噴涂表面；
[0056]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0057]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度40 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)如下:功率為40KW，送粉速率為30g.min—1，主汽流量為90L.mirT1，噴涂距離為IlOmm ；
[0058]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0059]實(shí)施例6
[0060]I)工件表面清洗:采用機(jī)械加工的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0061]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離150mm ；
[0062]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗粗化后的工件待噴涂表面；
[0063]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0064]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度60 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)如下:功率為30KW，送粉速率為20g.min—1，主汽流量為100L.min—1，噴涂距離為10mm ；
[0065]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0066]實(shí)施例7
[0067]I)工件表面清洗:采用砂紙打磨的方法，對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使其表面露出金屬光澤；
[0068]2)噴砂粗化:以白剛玉為噴涂材料，對(duì)步驟I)清理后的工件待噴涂表面進(jìn)行噴砂粗化，其中，白剛玉砂粒度為60~100目，噴砂距離130mm ；
[0069]3)工件表面清洗:采用丙酮清洗粗化后的工件待噴涂表面；
[0070]4)裝夾:將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上；
[0071]5)熱噴涂:采用HEP-Jet型超音速等離子噴涂系統(tǒng)、SG-100型等離子噴槍，在工件經(jīng)清洗后的表面噴涂一層厚度50 μ m的鎳合金涂層，噴涂工藝參數(shù)如下:功率約為35KW，送粉速率為25g.min—1，主汽流量為IlOL.min—1，噴涂距離為90mm ；
[0072]6)冷卻:噴涂完后，將工件置于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層。
[0073]根據(jù)具體的使用條件，采用Ni60A合金粉末、Ni70合金粉末或Ni75合金粉末制得涂層。
[0074]圖1為本發(fā)明制得的鎳基合金涂層的照片，圖2為本發(fā)明制得的鎳基合金涂層的掃描電鏡圖，從圖1上可以看出本發(fā)明制備的涂層表面合金顆粒無脫落，從圖2可以看出本發(fā)明制備的涂層致密并且涂層表面均勻。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)工件表面清理:對(duì)工件待噴涂表面進(jìn)行清理，使表面露出金屬光澤； 2)噴砂粗化:對(duì)步驟I)清理后的工件表面進(jìn)行噴砂粗化； 3)工件表面清洗:對(duì)噴砂粗化后的工件表面進(jìn)行清洗； 4)熱噴涂:采用超音速等離子噴涂系統(tǒng)和等離子噴槍，在經(jīng)清洗后的工件表面噴涂一層厚度為40-60 μ m的鎳合金涂層，噴涂完后，于空氣中自然冷卻，得到鎳基合金涂層；其中，噴涂的工藝參數(shù)如下:功率為30~40KW，送粉速率為20~30g.mirT1,主汽流量為90~IlOL.mirT1，噴涂距離為 90 ~110mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述清理采用砂紙打磨或機(jī)械加工的方法進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述噴砂粗化采用的噴涂材料為白剛玉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述白剛玉的粒度為60~100目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，噴砂粗化時(shí)，噴砂距離100~150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述清洗是采用丙酮進(jìn)行清洗的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，完成步驟3)后將工件放置在旋轉(zhuǎn)夾具上再進(jìn)行步驟4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述超音速等離子噴涂系統(tǒng)的型號(hào)為HEP-Jet型，等離子噴槍的型號(hào)為SG-100型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述鎳合金涂層的材料為Ni60A合金粉末、Ν?70合金粉末或Ni75合金粉末。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種耐磨耐腐蝕鎳基合金涂層的制備方法，其特征在于，所述Ni60A合金粉末、Ν?70合金粉末或Ni75合金粉末的粒度為150-325目。
【文檔編號(hào)】C23C4/12GK104032256SQ201410267307
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】朱鵬超, 張利軍, 薛祥義, 李金山 申請(qǐng)人:西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司