本發(fā)明涉及的是一種噴涂方法，尤其涉及的是一種用于燃煤鍋爐吹灰器附近管道的耐高溫超硬涂層的制作方法。

背景技術(shù)：

高速電弧噴涂技術(shù)是依據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，以傳統(tǒng)電弧噴涂技術(shù)為基礎(chǔ)，利用新型拉伐爾噴管設(shè)計(jì)并改進(jìn)噴槍?zhuān)瑖娡坎牧先鄣卧诓捎酶邏簹饬骰蛉剂先紵a(chǎn)生的高速射流作用下霧化，改善了電弧穩(wěn)定性，提高了噴涂粒子速度，減少了霧化粒子在空氣中的飛行時(shí)間，降低涂層的氧化程度，進(jìn)而提高涂層質(zhì)量。與傳統(tǒng)電弧噴涂技術(shù)相比，高速電弧噴涂主要在于提高了霧化氣體的壓力和流速。而目前噴涂工藝的提高主要依賴(lài)于噴涂材料的優(yōu)化，盡管電弧噴涂技術(shù)始于20世紀(jì)20年代，但是如今作為電弧噴涂不可或缺的管狀粉芯絲材的應(yīng)用起步卻略顯滯后，最初管狀粉芯絲材剛度較差、送絲較為困難，直到上世紀(jì)80年代，德國(guó)的H.Dreniek成功的利用金屬粉芯絲材制備了實(shí)心材料難以獲得的特殊性能合金涂層，粉芯絲材才在電弧噴涂領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)步，并開(kāi)始迅速發(fā)展。迄今為止，電弧噴涂材料已基本完成由實(shí)芯材料向粉芯絲材的轉(zhuǎn)變。燃煤鍋爐管道的工作環(huán)境苛刻，工作環(huán)境溫度較高，管壁結(jié)焦時(shí)可達(dá)750℃，且在煤粉燃燒形成的高溫?zé)煔庵泻写罅康母呷埸c(diǎn)高硬質(zhì)顆粒和腐蝕性氣體等，這些物質(zhì)會(huì)以一定的速度沖擊管道表面，這會(huì)對(duì)管道表面造成嚴(yán)重的高溫磨損、腐蝕和氧化。尤其是鍋爐吹灰器附近管排，由于煤灰顆粒在水蒸汽吹灰過(guò)程中，高速撞擊管道，會(huì)對(duì)管壁造成嚴(yán)重的高溫磨損。因此，對(duì)燃煤鍋爐管道吹灰器附近管排表面的防護(hù)層就要滿(mǎn)足以下性能要求：優(yōu)良的抗高溫沖蝕性能；優(yōu)良的抗熱震性能；致密的組織和較低的孔隙率；以及成本低廉的涂層材料?，F(xiàn)有技術(shù)中的用于燃煤鍋爐管道的多種管狀粉芯絲材，通常具有成本較高、涂層孔隙率高、硬度低、性能不穩(wěn)定等缺陷，本發(fā)明公開(kāi)的一種水霧冷卻電弧噴涂涂層的制備方法，在噴涂過(guò)程中，一方面利用鎳鉻鋁粉自粘型抗高溫氧化復(fù)合粉末來(lái)提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度，另一方面利用高速水霧噴頭對(duì)噴涂層進(jìn)行水霧冷卻，使用極少的水資源來(lái)提高涂層的冷卻速度，以提高涂層非晶納米態(tài)的形成幾率，經(jīng)水霧冷卻后的涂層硬度可達(dá)1300HV0.1左右，極大的提高了涂層的耐磨性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種水霧冷卻電弧噴涂涂層的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中成本較高、涂層孔隙率高、硬度低、性能不穩(wěn)定等缺陷。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明公開(kāi)了一種水霧冷卻電弧噴涂涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、鎳鉻鋁粉、碳化硼、鈮鐵、釩鐵、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合劑用鋼帶進(jìn)行包覆，然后將包覆有混合劑的鋼帶進(jìn)行閉合，最后將閉合后的鋼帶進(jìn)行拔絲模減徑、清洗、退火處理，管狀粉芯絲材的直徑為2mm,填充率為28-40％。拉拔后的粉芯絲材采用在超聲清洗設(shè)備中添加酒精清洗絲材表面的潤(rùn)滑劑，然后通過(guò)高溫氮?dú)鈿夥障碌倪B續(xù)拉拔退火，去除絲材的應(yīng)力，最后進(jìn)行真空包裝。

2)高速電弧噴涂涂層的制備：將步驟1)中得到的管狀粉芯絲材分別穿過(guò)高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴中，接通電源，即可根據(jù)需要對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂；混合劑中的組份含量為：硼鐵40～60份，鎳鉻鋁粉5～10份，碳化硼20～40份，鈮鐵2～5份，釩鐵3～8份，石墨2～5份以及穩(wěn)弧劑1～3份。

進(jìn)一步的，為了更好的實(shí)現(xiàn)噴涂涂層的穩(wěn)定性及耐熱性，混合劑中的組份含量?jī)?yōu)選為：硼鐵54.5份，鎳鉻鋁粉5份，碳化硼26份，鈮鐵4.5份，釩鐵5份，石墨3份以及穩(wěn)弧劑2份，為了增加粉芯絲材的硬度及耐腐性，鋼帶選用1Cr17鐵素體不銹鋼，其中加入鎳鉻鋁粉可進(jìn)一步提高涂層與基體的自粘結(jié)強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，為了能夠?qū)埠玫姆坌窘z材拉伸均勻，混合劑與鋼帶是通過(guò)包絲機(jī)進(jìn)行包覆的，拔絲、模減徑處理是通過(guò)拉絲機(jī)進(jìn)行減徑處理的。清洗處理是將拉拔后的粉芯絲材放置在超聲清洗設(shè)備中，采用酒精溶液對(duì)粉芯絲材的表面進(jìn)行超聲清洗，退火處理是將清洗后的粉芯絲材放置在高溫氮?dú)鈿夥罩胁⑦B續(xù)拉拔退火來(lái)去除粉芯絲材的應(yīng)力，最后進(jìn)行真空包裝。

本發(fā)明還提供一種上述水霧冷卻高速電弧噴涂超硬涂層的噴涂方法，利用高速水霧噴頭對(duì)噴涂層進(jìn)行水霧冷卻，來(lái)提高涂層的冷卻速度，以提高涂層非晶納米態(tài)的形成幾率，經(jīng)水霧冷卻后的涂層硬度可達(dá)HV0.11300左右，極大的提高了涂層的耐磨性。

進(jìn)一步的，為了能夠?qū)⒐軤罘坌窘z材快速熔融，能夠均勻的進(jìn)行噴涂，管狀粉芯絲材的直徑為1～4mm。

進(jìn)一步的，為了保證噴涂的穩(wěn)定性及安全性，高速電弧噴涂機(jī)工作時(shí)的電弧噴涂電壓為38伏特，工作電流為180安培，壓縮空氣壓力為0.5～0.8兆帕，噴涂距離為170～190毫米。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中管狀粉芯絲材成本較高、涂層孔隙率高、硬度低、性能不穩(wěn)定等缺陷。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)，采用本發(fā)明中的粉芯混料配比及噴涂工藝，相比現(xiàn)有技術(shù)具有成本低廉、噴涂效率高、孔隙率低、硬度高、耐腐蝕性能好和電弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開(kāi)了一種高速電弧噴涂涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、鎳鉻鋁粉、碳化硼、鈮鐵、釩鐵、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合劑用1Cr17鐵素體不銹鋼鋼帶進(jìn)行包覆，然后將包覆有混合劑的鋼帶用包絲機(jī)進(jìn)行閉合，最后將閉合后的鋼帶用拉絲機(jī)進(jìn)行拔絲模減徑處理，最后得到管徑為1.6mm的管狀粉芯絲材；拉拔后的粉芯絲材采用在超聲清洗設(shè)備中添加酒精清洗絲材表面進(jìn)行超聲清洗，然后通過(guò)高溫氮?dú)鈿夥障碌倪B續(xù)拉拔退火來(lái)去除絲材的應(yīng)力，最后進(jìn)行真空包裝。

2)高速電弧噴涂涂層的制備：將步驟1)中得到的管狀粉芯絲材分別穿過(guò)高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴中，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別與高速電弧噴涂機(jī)的正極和負(fù)極相連，然后接通電源，即可根據(jù)需要對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂，在噴涂過(guò)程中對(duì)目標(biāo)物品背面進(jìn)行水霧冷卻。

其中混合劑中的組份含量為：硼鐵56份，鎳鉻鋁粉6.5份，碳化硼27.5份，鈮鐵2.5份，釩鐵3.5,石墨2.5份和穩(wěn)弧劑1.5份，在工作時(shí)高速電弧噴涂機(jī)工作時(shí)的電弧噴涂電壓為38伏特，工作電流為180安培，壓縮空氣壓力為0.5兆帕，噴涂距離為170毫米。

本實(shí)施例中使用的鎳鉻鋁粉的牌號(hào)是LF212，其化學(xué)成分是(Ni20Cr)6Al。

實(shí)施例2

實(shí)施例2公開(kāi)了一種高速電弧噴涂涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、鎳鉻鋁粉、碳化硼、鈮鐵、釩鐵、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合劑用1Cr17鐵素體不銹鋼鋼帶進(jìn)行包覆，然后將包覆有混合劑的鋼帶用包絲機(jī)進(jìn)行閉合，最后將閉合后的鋼帶用拉絲機(jī)進(jìn)行拔絲模減徑處理，最后得到管徑為2mm的管狀粉芯絲材；拉拔后的粉芯絲材采用在超聲清洗設(shè)備中添加酒精清洗絲材表面進(jìn)行超聲清洗，然后通過(guò)高溫氮?dú)鈿夥障碌倪B續(xù)拉拔退火來(lái)去除絲材的應(yīng)力，最后進(jìn)行真空包裝。

2)高速電弧噴涂涂層的制備：將步驟1)中得到的管狀粉芯絲材分別穿過(guò)高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴中，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別與高速電弧噴涂機(jī)的正極和負(fù)極相連，然后接通電源，即可根據(jù)需要對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂，在噴涂過(guò)程中對(duì)目標(biāo)物品背面進(jìn)行水霧冷卻。

其中混合劑中的組份含量為：硼鐵58份，鎳鉻鋁粉6.5份，碳化硼22.5份，鈮鐵3份，釩鐵5份，石墨3份和穩(wěn)弧劑2份，在工作時(shí)高速電弧噴涂機(jī)工作時(shí)的電弧噴涂電壓為38伏特，工作電流為180安培，壓縮空氣壓力為0.8兆帕，噴涂距離為190毫米。

本實(shí)施例中使用的鎳鉻鋁粉的牌號(hào)是LF212，其化學(xué)成分是(Ni20Cr)6Al。