本發(fā)明屬于高速電弧噴涂領(lǐng)域，特別涉及一種用于燃煤鍋爐管道的高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層及其制備方法。

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，噴涂材料熔滴在采用高壓氣流或燃料燃燒所產(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。因此，對(duì)燃煤鍋爐管道表面的防護(hù)層就要滿足以下性能要求：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。現(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、新型涂層性能不穩(wěn)定以及工藝性能較為復(fù)雜等缺陷。

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，提供了一種具有噴涂效率高、沉積效率好、沉積質(zhì)量高和電弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)的高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中成本較高、新型涂層性能不穩(wěn)定以及工藝性能較為復(fù)雜的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵 60～80份；硅鐵 3～6份；鎳粉 2～5份；鋁粉 3～5份；石墨 5～20份；鉻粉 5～10份；穩(wěn)弧劑 5～15份。

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵 64份；硅鐵 4份；鎳粉 2份；鋁粉 3份；鉻粉 5份；石墨 10份；穩(wěn)弧劑 12份。

硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉和石墨目數(shù)均為1200目。

硼鐵中硼的含量為15-25%。

硅鐵中硅的含量為40-50%。

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合物通過包絲機(jī)用鋼帶進(jìn)行包覆、閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機(jī)進(jìn)行拔絲模減徑處理，得到管狀粉芯絲材；

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高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴，接通電源對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂。

為了增加粉芯絲材的硬度及導(dǎo)電性能，鋼帶為H08A低碳鋼帶。

為了實(shí)現(xiàn)高速噴涂和起到高溫熔化粉芯絲材的目的，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別連接著電源的正極和負(fù)極。

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。

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)電弧電壓為38V，工作電流為180A，壓縮空氣壓力為0.5～0.8MPa，噴涂距離為170～190mm。

本發(fā)明公開的管狀粉芯混料配比所制備的液態(tài)金屬陶瓷涂層非晶含量高（≥85%），具有高硬度（HV0.1≥10000）,高耐磨、耐腐蝕等性能，相比現(xiàn)有技術(shù)具有成本低廉、噴涂效率高、沉積效率好、沉積質(zhì)量高和電弧穩(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程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵 60～80份；硅鐵 3～6份；鎳粉 2～5份；鋁粉 3～5份；石墨 5～20份；鉻粉 5～10份；穩(wěn)弧劑 5～15份；硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉和石墨目數(shù)均為1200目，其中硼鐵中硼的含量為15-25%，硅鐵中硅的含量為40-50%。

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合物用鋼帶進(jìn)行包覆，為了能夠?qū)埠玫姆坌窘z材拉伸均勻，混合物與鋼帶通過包絲機(jī)進(jìn)行包覆，然后將包覆有混合物的鋼帶進(jìn)行閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機(jī)進(jìn)行拔絲模減徑處理，得到管狀粉芯絲材；為了增加粉芯絲材的硬度及導(dǎo)電性能，鋼帶為H08A低碳鋼帶，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。

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高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴，為了實(shí)現(xiàn)高速噴涂和起到高溫熔化粉芯絲材的目的，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別連接著電源的正極和負(fù)極，接通電源對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂；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)電弧電壓為38V，工作電流為180A，壓縮空氣壓力為0.5～0.8MPa，噴涂距離為170～190mm。

實(shí)施例1

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵64份；硅鐵4份；鎳粉2份；鋁粉 3份；石墨 5份；鉻粉10份；穩(wěn)弧劑12份；硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉和石墨目數(shù)均為1200目，其中硼鐵中硼的含量為15-25%，硅鐵中硅的含量為40-50%。

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層的制備方法，包括以下制備步驟：

1)管狀粉芯絲材的制備：將硼鐵、硅鐵、鎳粉、鋁粉、鉻粉、石墨和穩(wěn)弧劑混合均勻，然后將混合物用H08A低碳鋼帶通過包絲機(jī)進(jìn)行包覆、閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機(jī)進(jìn)行拔絲模減徑處理，得到直徑為1mm的管狀粉芯絲材；

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高速電弧噴涂機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)電嘴，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別連接著電源的正極和負(fù)極，接通電源對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行表面噴涂；高速電弧噴涂機(jī)工作時(shí)電弧電壓為38V，工作電流為180A，壓縮空氣壓力為0.5～0.8MPa，噴涂距離為170～190mm。

本發(fā)明公開的管狀粉芯混料配比所制備的液態(tài)金屬陶瓷涂層非晶含量高（≥85%），具有高硬度（HV0.1≥10000）,高耐磨、耐腐蝕等性能，相比現(xiàn)有技術(shù)具有成本低廉、噴涂效率高、沉積效率好、沉積質(zhì)量高和電弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

實(shí)施例2

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵80份；硅鐵3份；鎳粉5份；鋁粉 4份；石墨 10份；鉻粉7份；穩(wěn)弧劑10份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵60份；硅鐵5份；鎳粉4份；鋁粉5份；石墨17份；鉻粉8份；穩(wěn)弧劑13份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵70份；硅鐵6份；鎳粉3份；鋁粉3份；石墨8份；鉻粉5份；穩(wěn)弧劑15份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例5

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵68份；硅鐵3份；鎳粉2份；鋁粉4份；石墨9份；鉻粉6份；穩(wěn)弧劑5份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例6

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵72份；硅鐵5份；鎳粉3份；鋁粉5份；石墨20份；鉻粉9份；穩(wěn)弧劑7份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例7

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵77份；硅鐵4份；鎳粉4份；鋁粉5份；石墨15份；鉻粉10份；穩(wěn)弧劑8份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例8

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵74份；硅鐵6份；鎳粉5份；鋁粉4份；石墨12份；鉻粉7份；穩(wěn)弧劑6份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例9

一種高速電弧噴涂液態(tài)金屬陶瓷涂層，由以下重量份的各原料制備而成：硼鐵62份；硅鐵5份；鎳粉4份；鋁粉3份；石墨6份；鉻粉5份；穩(wěn)弧劑9份；所述涂層的制備方法同實(shí)施例1。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。