專利名稱：一種含氮化物熱噴涂粉芯線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于軸類、柱塞、造紙烘缸、水
輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的的熱噴涂修復(fù)。
背景技術(shù)：
耐磨損性是熱噴涂涂層的一項(xiàng)重要的工程性質(zhì)。耐磨涂層用于一些具有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的磨損零件上，抵抗磨料磨損、粘著磨損和沖蝕磨損等。傳統(tǒng)材料主要有碳化物涂層如WC、 Cr^，氧化物陶瓷涂層如A1203、 Ti02。 在< 55(TC的工作溫度下，通常采用WC(其硬度為HV1780)作為耐磨硬質(zhì)相，HVOF 工藝噴涂的CoCr-WC粉末，已經(jīng)成功地應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件，是鍍硬鉻的理想替代 涂層。 在550 90(TC的工作溫度區(qū)間，通常采用Cr3C2(其硬度為HV1300)作為耐磨硬
質(zhì)相，它在金屬型碳化物中抗氧化能力最強(qiáng)，常溫硬度和高溫硬度都相當(dāng)高。 由此可見，傳統(tǒng)的金屬型碳化物和氧化物陶瓷其硬度偏低，抗氧化溫度也不能超
過IOO(TC ，不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)更高的要求，而氮化物涂層可解決此類問題，表一種列出的是
碳化物和氮化物的物理性能對(duì)比。 由表可見，同種元素氮化物的硬度和抗氧化溫度都要高于對(duì)應(yīng)的碳化物。氮化物 噴涂材料是21世紀(jì)最有前景的表面工程材料之一。 根據(jù)近幾年的研究?jī)?nèi)同顯示，含氮化物的熱噴涂材料雖已引起了各研發(fā)人員的關(guān) 注，但含氮化物熱噴涂粉芯線材的研制在國(guó)內(nèi)、國(guó)外尚為見相關(guān)的專利及文獻(xiàn)報(bào)道。
表1碳化物和氮化物性能對(duì)比
硬度(HV)抗氧化溫度('c)
碳化物碳化硼4950800
碳化鉻1300900
碳化鴨1780550
氮化物氮化硼8000-90001500
氮化鉻1700~21001200
氮化鈦22001150

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是克服傳統(tǒng)噴涂材料中存在的問題，提供一種含氮化物耐
高溫高耐磨熱噴涂粉芯線材制備方法。 本發(fā)明所提供的含氮化物熱噴涂粉芯線材，其特征在于，所述的藥芯成分范圍如 下
3
氮化鉻(CrN):噴涂涂層耐磨硬質(zhì)相。質(zhì)量百分含量為20 35%。
氮化硼(BN):噴涂涂層耐磨硬質(zhì)相。質(zhì)量百分含量為5 20%。
氮化鈦(TiN):噴涂涂層耐磨硬質(zhì)相。質(zhì)量百分含量為15 25%。
75#硅鐵向涂層過渡合金元素，脫氧。質(zhì)量百分含量為4 12%。
硼鐵向涂層過渡合金元素。質(zhì)量百分含量為10 20%。
鈦鐵向涂層過渡合金元素，脫氧。質(zhì)量百分含量為3 10%。
本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)，包括以下步驟 第一步將軋鋼帶成U形，再向U形槽中加入占本發(fā)明粉芯線材總重20-50X的本 發(fā)明粉芯； 第二步將U形槽合口 ，使粉芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其 直徑達(dá)到2. Omm，得到最終產(chǎn)品。


圖1為藥芯焊絲成形工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
所有實(shí)施例熱噴涂粉芯線材都由"被動(dòng)拉拔式藥芯焊絲成型機(jī)"制出。
1.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末20克、氮化硼粉末20克、氮化鈦25克、75#硅鐵粉末12克、硼鐵粉末20 克、鈦鐵粉末3克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉 機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為20% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到2. Omm。噴涂電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴涂距離15 25厘米。涂層硬度及相對(duì)耐磨性見表二。 2.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末35克、氮化硼粉末5克、氮化鈦23克、75#硅鐵粉末10克、硼鐵粉末17 克、鈦鐵粉末10克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉 機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為25% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到2. Omm。噴涂電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴涂距離15 25厘米。涂層硬度及相對(duì)耐磨性見表二。 3.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U 形。取氮化鉻粉末34克、氮化硼粉末19克、氮化鈦15克、75#硅鐵粉末4克、硼鐵粉末19 克、鈦鐵粉末9克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉 機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到2. Omm。噴涂電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴涂距離15 25厘米。涂層硬度及相對(duì)耐磨性見表二。4.選用10X0.3(寬度為10mm，厚度為0. 3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U
4形。取氮化鉻粉末32克、氮化硼粉末18克、氮化鈦24克、75#硅鐵粉末8克、硼鐵粉末10 克、鈦鐵粉末8克。(所取粉末的粒度為能通過60目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉 機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為40% 。將U形 槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為3. 0mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. Omm的 拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到2. Omm。噴涂電流150 200A，焊接電壓15 20V，噴涂距離15 25厘米。涂層硬度及相對(duì)耐磨性見表二。 表二所打硬度均采用HXD-1000數(shù)字式顯微硬度計(jì)，載荷為100g，加載時(shí)間15s對(duì) 涂層取5點(diǎn)打硬度，最后得到該涂層的平均顯微硬度值。
磨損實(shí)驗(yàn)采用匪-200磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 將熱噴涂粉芯線材噴涂在57mmX 25mmX 5mm的Q235鋼板表面上，每種涂層取三個(gè) 試樣，取其平均值作為最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。磨損實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下橡膠輪轉(zhuǎn)速240轉(zhuǎn)/ 分，橡膠輪直徑178mm，橡膠輪硬度60(邵爾硬度)，載荷10Kg，磨損時(shí)間250s，橡膠輪
轉(zhuǎn)數(shù)約1000轉(zhuǎn)，磨料40 70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨損的失重量來衡量。在
實(shí)驗(yàn)前、后，將試件放入盛有丙酮溶液的燒杯中，在超聲波清洗儀中清洗3 5分鐘，實(shí)驗(yàn)時(shí) 用Q235鋼作為對(duì)比，對(duì)比件失重量與測(cè)量件失重量之比作為該試樣的相對(duì)耐磨性。
表2各實(shí)施例涂層顯微硬度與相對(duì)耐磨性
實(shí)施方法硬度(HV)相對(duì)耐磨性(e )
12152.1431. 25
22281. 4733. 57
32365. 9836. 32
42397. 3536. 68
權(quán)利要求
一種含氮化物熱噴涂粉芯線材，屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于軸類、柱塞、造紙烘缸、水輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的的熱噴涂修復(fù)。其特征在于，所述的粉芯絲材外皮為H08A冷軋鋼帶，所述的粉芯線材藥粉成分質(zhì)量百分含量范圍如下氮化鉻(CrN)20～35％。氮化硼(BN)5～20％。氮化鈦(TiN)15～25％。75#硅鐵4～12％。硼鐵10～20％。鈦鐵3～10％。
全文摘要
一種含氮化物熱噴涂粉芯線材，屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于軸類、柱塞、造紙烘缸、水輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的的熱噴涂修復(fù)。其具有較高的耐磨性能，根據(jù)目前研究表明，雖然現(xiàn)在對(duì)氮化物的耐磨性有所研究，但國(guó)內(nèi)外尚未見有制備含氮化物粉芯絲材的專利報(bào)道。本發(fā)明為一種含氮化物熱噴涂粉芯線材，其特征在于，所述的粉芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下氮化鉻(CrN)20～35％；氮化硼(BN)5～20％；氮化鈦(TiN)15～25％；75#硅鐵4～12％；硼鐵10～20％；鈦鐵3～10％。用本發(fā)明研制的粉芯絲材制備的涂層，在工作溫度高于1000℃時(shí)，涂層應(yīng)具有抗磨損性而不發(fā)生氧化現(xiàn)象，硬度高，HV0.1＞2000；耐磨性好。
文檔編號(hào)C23C4/12GK101724805SQ20081022480
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者胡為峰, 葛爽 申請(qǐng)人:北京賽億表面工程技術(shù)有限公司