專利名稱：一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
水力發(fā)電是一種能夠有效的緩解能源危機的無污染、可持續(xù)能源。水輪機過流部件是將水能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的機械能的重要部件，它的質(zhì)量和壽命直接決定著發(fā)電效率和機組運行的安全。我國河流含沙量大，其中黃河流域含沙量更為世界之最，而且沙情復雜，在不同的區(qū)域含沙的特點也不同。但是不同粒徑的沙粒在高速水流的攜帶下，直接撞擊到水輪機過流部件的表面，高頻率的不斷的沖擊，是金屬表面出現(xiàn)疲勞而失去原有的性能，產(chǎn)生缺陷；缺陷的產(chǎn)生使得金屬表面平整度受到影響，為氣蝕的產(chǎn)生提供了條件，這樣在泥沙的沖刷和氣蝕的綜合作用下，使水輪機過流部件表面性能降低，穩(wěn)定性下降，嚴重時甚至發(fā)生局部斷裂和剝落。現(xiàn)階段水土流失嚴重，河流的含沙量日漸增大，很多水電站的水輪機在經(jīng)過一個汛期之后就不得不得停機進行大修，那么采用合理的表面處理技術(shù)，提高水輪機過流部件的耐磨蝕性能，能有效的提高水輪機過流部件的周期，具有巨大的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對水力發(fā)電中水輪機過流部件的磨蝕狀況而提供一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，采用超音速火焰噴涂方法在水輪機過流部件表面制備亞微米耐磨蝕涂層，對水輪機過流部件進行修復和強化，以增加金屬表面的強度和耐磨蝕性能。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，采用如下步驟
步驟一，對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；
步驟二，對過流部件表面進行粗化處理；盡量使過流部件表面粗化；
步驟三，對過流部件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣5(T100 mm，且控制基材溫度不超過120°C ；
步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜；
步驟五，采用煤油-氧氣噴槍火焰噴涂亞微米WC-Co粉末，煤油流量為20 50 L/h，氧氣流量為50 90 m3/h，噴涂距離300 400 mm，送粉速度為50 130 g/min。涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HVl 100，噴涂厚度為10(Γ250 μ m。作為優(yōu)選，所述亞微米WC-Co粉末的晶粒度為O. 5^1 μ m。作為優(yōu)選，所述涂層厚度為100 250 μ m。每次噴涂最大厚度不超過100 μπι，將整個區(qū)域噴涂完后，再進行下一次噴涂以提高涂層的厚度。作為優(yōu)選，所述步驟五中，氧氣流量設定在56 m3/h，煤油流量為30 L/h，氮氣流量為O. 25 MPa，噴涂距離為350 mm，送粉的速度為70 g/min，涂層厚度為200 μπι。涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。作為優(yōu)選，所述步驟五中，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，氧氣流量設定在65 m3/h，煤油流量為40 L/h，噴涂距離為400 mm，送粉速度為80 g/min，涂層厚度為250 μπι。涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。本發(fā)明的有益效果為
采用亞微米WC-Co粉末進行噴涂，該粉末屬于陶瓷硬質(zhì)合金粉末，具有較高的硬度和良好的韌性，在水利過流部件表面噴涂亞微米WC-Co粉末，能夠提高金屬表面的強度、硬度和耐磨蝕性能，涂層與基體結(jié)合強度較高，提高水輪機水利過流部件的使用壽命，可以很好的解決當前水輪機葉片的磨蝕狀況。超音速火焰噴涂因其具有涂層耐磨蝕性能好、適用對象范圍廣、加工效率高等優(yōu)點，采用超音速噴涂技術(shù)對水輪機過流部件表面進行修復和強化，相比于傳統(tǒng)的堆焊技術(shù) 具有極大的優(yōu)越性，可以降低維修成本，縮短維修周期，提高維修效率等，具有重要的應用價值和巨大的經(jīng)濟社會效益。本發(fā)明采用超音速火焰噴涂得到的亞微米耐磨蝕涂層具有很高的硬度、良好的耐磨性能和抗氣蝕能力，可以有效的保護水輪機過流部件的材料，提高了過流部件的使用壽命，增加了發(fā)電效率，降低了維修成本。
具體實施例方式 以下用實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明
實施例I:
步驟一，首先對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；
步驟二，進行粗化處理，盡量使過流部件表面粗化；
步驟三，對工件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣80 mm，且控制基材溫度不超過120 V ；
步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜；
步驟五，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，選擇WC-12CO亞微米粉末，氧氣流量設定在56 m3/h，煤油流量為25 1711，氮氣流量為0.25 MPa，噴涂距離為300 mm，送粉的速度為60 g/min。在經(jīng)過處理后的水輪機過流部件表面進行噴涂，每次噴涂最大厚度不超過100 μ m，將整個區(qū)域噴涂完后，再進行下一次噴涂以提高涂層的厚度，最后得到厚度約為200 ym的涂層，且涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。這種涂層既保護了葉輪的金屬剛度、硬度和導熱性，又使得金屬表面的耐磨蝕性能得到提高，能夠延長水輪機過流部件的工作時間，而且經(jīng)過汛期運行后，如有發(fā)現(xiàn)磨損的區(qū)域還可以進行再涂覆修補，并且對水輪機過流部件的基體材料沒有影響，可以數(shù)倍的延長水輪機過流部件的使用壽命，降低了檢修次數(shù)和生產(chǎn)成本，具有較大的經(jīng)濟效益。實施例2:
步驟一，首先對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；
步驟二，進行粗化處理，盡量使過流部件表面粗化；
步驟三，對工件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣50 mm，且控制基材溫度不超過120 V ；
步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜；步驟五，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，選擇WC-12C0亞微米粉末，氧氣流量設定在65 m3/h，煤油流量為30 L/h，，噴涂距離為340 mm，送粉速度為80 g/min。在經(jīng)過處理后的水輪機過流部件表面進行噴涂，得到厚度約為100 μ m的涂層，且涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。實施例3
步驟一，首先對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；
步驟二，進行粗化處理，盡量使過流部件表面粗化；
步驟三，對工件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣100 mm，且控制基材溫度不超過120 V ；
步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜； 步驟五，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，選擇WC-12CO亞微米粉末，氧氣流量設定在70m3/h，煤油流量為35L/h，噴涂距離為380 mm，送粉速度為100g/min。在經(jīng)過處理后的水輪機過流部件表面進行噴涂，每次噴涂最大厚度不超過100 μ m，將整個區(qū)域噴涂完后，再進行下一次噴涂以提高涂層的厚度，最后得到厚度約為400 ym的涂層，。且涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。實施例4:
步驟一，首先對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；
步驟二，進行粗化處理，盡量使過流部件表面粗化；
步驟三，對工件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣60_，且控制基材溫度不超過120 0C ；
步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜；
步驟五，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，選擇WC-12CO亞微米粉末，氧氣流量設定在80 m3/h，煤油流量為40L/h，噴涂距離為320 mm，送粉的速度為120g/min。在經(jīng)過處理后的水輪機過流部件表面進行噴涂，每次噴涂最大厚度不超過100 μ m，將整個區(qū)域噴涂完后，再進行下一次噴涂以提高涂層的厚度，最后得到厚度約為210 μ m的涂層，且涂層表面光華，光潔度可達▽ 6，涂層顯微硬度可達HV1100。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，其特征在于采用如下步驟 步驟一，對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮； 步驟二，對過流部件表面進行粗化處理；盡量使過流部件表面粗化； 步驟三，對過流部件表面進行預熱，提高WC-C0顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣5(T100 mm，且控制基材溫度不超過120°C ； 步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜； 步驟五，采用煤油-氧氣噴槍火焰噴涂亞微米WC-Co粉末，煤油流量為20 50 L/h，氧氣流量為50 90 m3/h，噴涂距離300 400 mm，送粉速度為50 130 g/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，其特征在于所述亞微米WC-Co粉末的晶粒度為O. 5^1 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，其特征在于所述涂層厚度為100 250 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，其特征在于所述步驟五中，氧氣流量設定在56 m3/h，煤油流量為30 L/h，氮氣流量為0.25 MPa,噴涂距離為350 mm，送粉的速度為70 g/min，涂層厚度為200 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，其特征在于所述步驟五中，使用型號為JP-5000的超音速火焰噴涂設備，氧氣流量設定在90m3/h，煤油流量為40 L/h，噴涂距離為400 mm，送粉速度為80 g/min，涂層厚度為250 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水輪機過流部件亞微米耐磨蝕涂層的制備方法，步驟一，對要噴涂的水輪機過流部件表面進行清洗，去除污垢和氧化皮；步驟二，對過流部件表面進行粗化處理；步驟三，對過流部件表面進行預熱，提高WC-Co顆粒與工件接觸時的溫度，預熱范圍應超出待噴表面邊緣50~100mm，且控制基材溫度不超過120℃；步驟四，預熱后進行打磨處理，除去表面高溫氧化膜；步驟五，采用煤油-氧氣噴槍火焰噴涂亞微米WC-Co粉末。本發(fā)明采用超音速火焰噴涂得到的亞微米耐磨蝕涂層具有很高的硬度、良好的耐磨性能和抗氣蝕能力，可以有效的保護水輪機過流部件的材料，提高了過流部件的使用壽命，增加了發(fā)電效率，降低了維修成本，具有巨大的經(jīng)濟效益。
文檔編號C23C4/12GK102925847SQ201210437528
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者張瑞珠, 郭鵬, 肖明, 嚴大考, 羅斌, 李靜瑞 申請人:華北水利水電學院