CN107475660B - 一种等离子碳化钨喷涂生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：S1：工件预处理；S2：喷砂处理；S3：打磨抛光处理；S4：碳化钨处理；S5：热反应；S6：机械强化；S7：设备调整；S8：供粉；S9：喷涂距离和喷涂角；S10：工件预热处理；S11喷涂；S12：工件冷却包装。本发明通过等离子喷涂得到的涂层平整光滑、致密度高，而且粉末沉积率很高，喷涂过程中基体不带电、不熔化，基体与喷枪相对移动速度快，使得基体组织不发生变化，而且碳化钨粉末通过机械强化处理，喷涂熔透效果良好，而且喷涂和冷却过程中在通风除尘的室内进行，可以有效的将工作过程中产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境，适合广泛推广。
Description
技术领域
本发明涉及碳化钨喷涂技术领域，具体为一种等离子碳化钨喷涂生产工艺。
背景技术
喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂以及上述基本喷涂形式的各种派生的方式，如大流量低压力雾化喷涂、热喷涂、自动喷涂、多组喷涂等，喷涂作业生产效率高，适用于手工作业及工业自动化生产，应用范围广主要有五金、塑胶、家私、军工、船舶等领域，是现今应用最普遍的一种涂装方式；喷涂作业需要环境要求有百万级到百级的无尘车间，喷涂设备有喷枪，喷漆室，供漆室，固化炉/烘干炉，喷涂工件输送作业设备，消雾及废水，废气处理设备等。
金属喷涂是用熔融金属的高速粒子流喷在基体表面，以产生覆层的材料保护技术，应用最多的金属材料是锌、铝和铝锌合金，主要用以保护钢铁的大型结构件。1952年中国曾在淮南电厂的264座35千伏输变电塔上部喷涂锌成功，节约了大量维修费。喷铝比喷涂锌更适用于在恶劣的工业气氛和海洋大气中工作的构件，同时还具有耐磨、抗高温氧化和抗含硫化合物气体腐蚀的性能。金属喷涂的特征是：工件尺寸无上限，基体受热一般不超过200℃,覆层与基体间的附着力可高达 7兆帕。喷涂后的表面粗糙度可降到Ra1.25微米，加工后可到Ra0.16～0.04微米。但电弧法喷出的涂层表面较差，经加工后可达到一般精密工件的。
传统的碳化钨喷涂工艺复杂，涂层的平整光滑、致密度不高，基体组织容易发生变化，设备维护成本高，而且喷涂过程中会产生大量的粉尘，容易污染周边环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：
S1：工件预处理，将需要喷涂的工件画成CAD图纸模式，按照图纸样式对工件上需要保护的区域做保护；
S2：喷砂处理，将需要喷涂的工件采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化；
S3：打磨抛光处理，将S2中喷砂处理完成的工件送至抛光机上进行打磨抛光处理，抛光机的转速在1500-2500 r/min，加工精度：表面粗糙度Ra≤0.25μm；
S4：碳化钨处理，将碳化钨原料通过球磨工艺破碎并混合均匀；
S5：热反应，将S4中获得破碎原料在等离子发生器的离子流中进行热反应以获得粉末混合物；
S6：机械强化，将S5中的粉末混合物放入离心行星式研磨机的铜鼓中,用直径8mm的铜球对粉料进行5min的研磨，其中铜球重200g，粉料一次性加入重量不超过10g，获得粉料备用；
S7：设备调整，选用N2气作为等离子气体，气体流量为2000L/h，压力为0.8MPa，调整电弧功率，使得电弧温度控制在2870℃-2900℃；
S8：供粉，将S6中获得粉料通过送粉器向喷枪供给粉末；
S9：喷涂距离和喷涂角，调整喷枪的喷嘴端面到工件表面的直线距离，喷涂距离在70-150mm，喷涂角为60°-80°；
S10：工件预热处理，将S3中的工件进行预加热，预热温度在80℃-150 ℃之间；
S11：喷涂，对S10中的工件采用喷枪进行喷涂，喷枪移动速度为取压盖斑点的30%-50%，对于厚度在0.15 mm以下的薄涂层，每次喷涂的涂层厚度不要超过0.02 mm，喷枪移动速度对工件的温升也有影响，为不使基体局部温升过高而造成热变形或热应力过大，可提高工件线速度的方法来加快喷枪的移动速度；
S12：工件冷却包装，将喷涂完成的工件进行自然冷却，冷却完成后进行包装存放。
优选的，所述步骤S2中的喷料可以为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂和海砂中的一种。
优选的，所述步骤S2中工件通过喷砂处理对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，有利于涂料的流平和装饰。
优选的，所述步骤S4中的球磨采用卧式球磨机进行破碎混合，磨筒的转速为45-55r/min，装料容积为20L-200L。
优选的，所述步骤S5中的等离子发生器采用层流式等离子流发生器，层流式等离子流发生器的等离子流的状态从层流逐渐过渡到湍流，在此过程中,在粘结强度明显下降的同时,数据的离散性也在增大,最后导致涂层性能的重复性变坏，侧表面上的氧化喷涂层，其绝缘强度为1.5kV，防止在反应器内部倒置的导电壁上和冷却后的表面上出现电弧分流,从而减少了冷却液的消耗量,保证反应器断面上的温度场分布更均匀。
优选的，所述步骤S8中的送粉器采用乔板式送粉器，送粉过程中粉末必须送至焰心，可以使粉末获得最佳的加热和速度。
优选的，所述步骤S11中喷涂工件过程中，控制整个工件的温度进行升温，升温温度不超过200℃，采用风机进入辅助吹风冷却，方便控制工件的温度。
优选的，所述步骤S11的喷涂过程和步骤S12的冷却过程中需要在通风除尘的室内进行，通过过滤网和活性炭吸附剂将产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明严格控制等离子碳化钨喷涂生产工艺，通过严格控制等离子喷涂工艺数据，通过等离子喷涂得到的涂层平整光滑、致密度高，而且粉末沉积率很高，喷涂过程中基体不带电、不熔化，基体与喷枪相对移动速度快，使得基体组织不发生变化。不会因为受热而对基体的形状和性能造成影响，工作气体为惰性气体，保护了基体和粉末不会受到氧化，涂层内杂质少，操作简单，设备维护成本低，调节性能好，而且碳化钨粉末通过机械强化处理，喷涂熔透效果良好，而且喷涂和冷却过程中在通风除尘的室内进行，可以有效的将工作过程中产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境，适合广泛推广。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：
S1：工件预处理，将需要喷涂的工件画成CAD图纸模式，按照图纸样式对工件上需要保护的区域做保护；
S2：喷砂处理，将需要喷涂的工件采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化；
S3：打磨抛光处理，将S2中喷砂处理完成的工件送至抛光机上进行打磨抛光处理，抛光机的转速在1500r/min，加工精度：表面粗糙度Ra≤0.25μm；
S4：碳化钨处理，将碳化钨原料通过球磨工艺破碎并混合均匀；
S5：热反应，将S4中获得破碎原料在等离子发生器的离子流中进行热反应以获得粉末混合物；
S6：机械强化，将S5中的粉末混合物放入离心行星式研磨机的铜鼓中,用直径8mm的铜球对粉料进行5min的研磨，其中铜球重200g，粉料一次性加入重量不超过10g，获得粉料备用；
S7：设备调整，选用N2气作为等离子气体，气体流量为2000L/h，压力为0.8MPa，调整电弧功率，使得电弧温度控制在2870℃；
S8：供粉，将S6中获得粉料通过送粉器向喷枪供给粉末；
S9：喷涂距离和喷涂角，调整喷枪的喷嘴端面到工件表面的直线距离，喷涂距离在70mm，喷涂角为60°；
S10：工件预热处理，将S3中的工件进行预加热，预热温度在80℃；
S11：喷涂，对S10中的工件采用喷枪进行喷涂，喷枪移动速度为取压盖斑点的30%，对于厚度在0.15 mm以下的薄涂层，每次喷涂的涂层厚度不要超过0.02 mm，喷枪移动速度对工件的温升也有影响，为不使基体局部温升过高而造成热变形或热应力过大，可提高工件线速度的方法来加快喷枪的移动速度；
S12：工件冷却包装，将喷涂完成的工件进行自然冷却，冷却完成后进行包装存放。
所述步骤S2中的喷料可以为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂和海砂中的一种，所述步骤S2中工件通过喷砂处理对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，有利于涂料的流平和装饰，所述步骤S4中的球磨采用卧式球磨机进行破碎混合，磨筒的转速为45r/min，装料容积为20L，所述步骤S5中的等离子发生器采用层流式等离子流发生器，层流式等离子流发生器的等离子流的状态从层流逐渐过渡到湍流，在此过程中,在粘结强度明显下降的同时,数据的离散性也在增大,最后导致涂层性能的重复性变坏，侧表面上的氧化喷涂层，其绝缘强度为1.5kV，防止在反应器内部倒置的导电壁上和冷却后的表面上出现电弧分流,从而减少了冷却液的消耗量,保证反应器断面上的温度场分布更均匀，所述步骤S8中的送粉器采用乔板式送粉器，送粉过程中粉末必须送至焰心，可以使粉末获得最佳的加热和速度，所述步骤S11中喷涂工件过程中，控制整个工件的温度进行升温，升温温度不超过200℃，采用风机进入辅助吹风冷却，方便控制工件的温度，所述步骤S11的喷涂过程和步骤S12的冷却过程中需要在通风除尘的室内进行，通过过滤网和活性炭吸附剂将产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境。
实施例2
一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：
S1：工件预处理，将需要喷涂的工件画成CAD图纸模式，按照图纸样式对工件上需要保护的区域做保护；
S2：喷砂处理，将需要喷涂的工件采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化；
S3：打磨抛光处理，将S2中喷砂处理完成的工件送至抛光机上进行打磨抛光处理，抛光机的转速在2000r/min，加工精度：表面粗糙度Ra≤0.25μm；
S4：碳化钨处理，将碳化钨原料通过球磨工艺破碎并混合均匀；
S5：热反应，将S4中获得破碎原料在等离子发生器的离子流中进行热反应以获得粉末混合物；
S6：机械强化，将S5中的粉末混合物放入离心行星式研磨机的铜鼓中,用直径8mm的铜球对粉料进行5min的研磨，其中铜球重200g，粉料一次性加入重量不超过10g，获得粉料备用；
S7：设备调整，选用N2气作为等离子气体，气体流量为2000L/h，压力为0.8MPa，调整电弧功率，使得电弧温度控制在2880℃；
S8：供粉，将S6中获得粉料通过送粉器向喷枪供给粉末；
S9：喷涂距离和喷涂角，调整喷枪的喷嘴端面到工件表面的直线距离，喷涂距离在110mm，喷涂角为70°；
S10：工件预热处理，将S3中的工件进行预加热，预热温度在110℃；
S11：喷涂，对S10中的工件采用喷枪进行喷涂，喷枪移动速度为取压盖斑点的40%，对于厚度在0.15 mm以下的薄涂层，每次喷涂的涂层厚度不要超过0.02 mm，喷枪移动速度对工件的温升也有影响，为不使基体局部温升过高而造成热变形或热应力过大，可提高工件线速度的方法来加快喷枪的移动速度；
S12：工件冷却包装，将喷涂完成的工件进行自然冷却，冷却完成后进行包装存放。
所述步骤S2中的喷料可以为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂和海砂中的一种，所述步骤S2中工件通过喷砂处理对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，有利于涂料的流平和装饰，所述步骤S4中的球磨采用卧式球磨机进行破碎混合，磨筒的转速为50r/min，装料容积为110L，所述步骤S5中的等离子发生器采用层流式等离子流发生器，层流式等离子流发生器的等离子流的状态从层流逐渐过渡到湍流，在此过程中,在粘结强度明显下降的同时,数据的离散性也在增大,最后导致涂层性能的重复性变坏，侧表面上的氧化喷涂层，其绝缘强度为1.5kV，防止在反应器内部倒置的导电壁上和冷却后的表面上出现电弧分流,从而减少了冷却液的消耗量,保证反应器断面上的温度场分布更均匀，所述步骤S8中的送粉器采用乔板式送粉器，送粉过程中粉末必须送至焰心，可以使粉末获得最佳的加热和速度，所述步骤S11中喷涂工件过程中，控制整个工件的温度进行升温，升温温度不超过200℃，采用风机进入辅助吹风冷却，方便控制工件的温度，所述步骤S11的喷涂过程和步骤S12的冷却过程中需要在通风除尘的室内进行，通过过滤网和活性炭吸附剂将产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境。
实施例3
一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：
S1：工件预处理，将需要喷涂的工件画成CAD图纸模式，按照图纸样式对工件上需要保护的区域做保护；
S2：喷砂处理，将需要喷涂的工件采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化；
S3：打磨抛光处理，将S2中喷砂处理完成的工件送至抛光机上进行打磨抛光处理，抛光机的转速在2500 r/min，加工精度：表面粗糙度Ra≤0.25μm；
S4：碳化钨处理，将碳化钨原料通过球磨工艺破碎并混合均匀；
S5：热反应，将S4中获得破碎原料在等离子发生器的离子流中进行热反应以获得粉末混合物；
S6：机械强化，将S5中的粉末混合物放入离心行星式研磨机的铜鼓中,用直径8mm的铜球对粉料进行5min的研磨，其中铜球重200g，粉料一次性加入重量不超过10g，获得粉料备用；
S7：设备调整，选用N2气作为等离子气体，气体流量为2000L/h，压力为0.8MPa，调整电弧功率，使得电弧温度控制在2900℃；
S8：供粉，将S6中获得粉料通过送粉器向喷枪供给粉末；
S9：喷涂距离和喷涂角，调整喷枪的喷嘴端面到工件表面的直线距离，喷涂距离在150mm，喷涂角为80°；
S10：工件预热处理，将S3中的工件进行预加热，预热温度在150 ℃；
S11：喷涂，对S10中的工件采用喷枪进行喷涂，喷枪移动速度为取压盖斑点的30%-50%，对于厚度在0.15 mm以下的薄涂层，每次喷涂的涂层厚度不要超过0.02 mm，喷枪移动速度对工件的温升也有影响，为不使基体局部温升过高而造成热变形或热应力过大，可提高工件线速度的方法来加快喷枪的移动速度；
S12：工件冷却包装，将喷涂完成的工件进行自然冷却，冷却完成后进行包装存放。
所述步骤S2中的喷料可以为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂和海砂中的一种，所述步骤S2中工件通过喷砂处理对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，有利于涂料的流平和装饰，所述步骤S4中的球磨采用卧式球磨机进行破碎混合，磨筒的转速为55r/min，装料容积为200L，所述步骤S5中的等离子发生器采用层流式等离子流发生器，层流式等离子流发生器的等离子流的状态从层流逐渐过渡到湍流，在此过程中,在粘结强度明显下降的同时,数据的离散性也在增大,最后导致涂层性能的重复性变坏，侧表面上的氧化喷涂层，其绝缘强度为1.5kV，防止在反应器内部倒置的导电壁上和冷却后的表面上出现电弧分流,从而减少了冷却液的消耗量,保证反应器断面上的温度场分布更均匀，所述步骤S8中的送粉器采用乔板式送粉器，送粉过程中粉末必须送至焰心，可以使粉末获得最佳的加热和速度，所述步骤S11中喷涂工件过程中，控制整个工件的温度进行升温，升温温度不超过200℃，采用风机进入辅助吹风冷却，方便控制工件的温度，所述步骤S11的喷涂过程和步骤S12的冷却过程中需要在通风除尘的室内进行，通过过滤网和活性炭吸附剂将产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境。
本发明严格控制等离子碳化钨喷涂生产工艺，通过严格控制等离子喷涂工艺数据，通过等离子喷涂得到的涂层平整光滑、致密度高，而且粉末沉积率很高，喷涂过程中基体不带电、不熔化，基体与喷枪相对移动速度快，使得基体组织不发生变化。不会因为受热而对基体的形状和性能造成影响，工作气体为惰性气体，保护了基体和粉末不会受到氧化，涂层内杂质少，操作简单，设备维护成本低，调节性能好，而且碳化钨粉末通过机械强化处理，喷涂熔透效果良好，而且喷涂和冷却过程中在通风除尘的室内进行，可以有效的将工作过程中产生的粉尘吸附过滤，保证工作环境，适合广泛推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：该等离子碳化钨喷涂生产工艺具体步骤如下：
S1：工件预处理，将需要喷涂的工件画成CAD图纸模式，按照图纸样式对工件上需要保护的区域做保护；
S2：喷砂处理，将需要喷涂的工件采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化；
S3：打磨抛光处理，将S2中喷砂处理完成的工件送至抛光机上进行打磨抛光处理，抛光机的转速在1500-2500 r/min，加工精度：表面粗糙度Ra≤0.25μm；
S4：碳化钨处理，将碳化钨原料通过球磨工艺破碎并混合均匀；
S5：热反应，将S4中获得破碎原料在等离子发生器的离子流中进行热反应以获得粉末混合物；
S6：机械强化，将S5中的粉末混合物放入离心行星式研磨机的铜鼓中,用直径8mm的铜球对粉料进行5min的研磨，其中铜球重200g，粉料一次性加入重量不超过10g，获得粉料备用；
S7：设备调整，选用N2气作为等离子气体，气体流量为2000L/h，压力为0.8MPa，调整电弧功率，使得电弧温度控制在2870℃-2900℃；
S8：供粉，将S6中获得粉料通过送粉器向喷枪供给粉末；
S9：喷涂距离和喷涂角，调整喷枪的喷嘴端面到工件表面的直线距离，喷涂距离在70-150mm，喷涂角为60°-80°；
S10：工件预热处理，将S3中的工件进行预加热，预热温度在80℃-150 ℃之间；
S11：喷涂，对S10中的工件采用喷枪进行喷涂，喷枪移动速度为取压盖斑点的30%-50%，对于厚度在0.15 mm以下的薄涂层，每次喷涂的涂层厚度不要超过0.02 mm，喷枪移动速度对工件的温升也有影响，为不使基体局部温升过高而造成热变形或热应力过大，可提高工件线速度的方法来加快喷枪的移动速度；
S12：工件冷却包装，将喷涂完成的工件进行自然冷却，冷却完成后进行包装存放。
2.根据权利要求1所述的一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中的喷料可以为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂和海砂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：所述步骤S4中的球磨采用卧式球磨机进行破碎混合，磨筒的转速为45-55r/min，装料容积为20L-200L。
4.根据权利要求1所述的一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：所述步骤S8中的送粉器采用乔板式送粉器，送粉过程中粉末必须送至焰心，以使得粉末获得最佳的加热和速度。
5.根据权利要求1所述的一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：所述步骤S11中喷涂工件过程中，控制整个工件的温度进行升温，升温温度不超过200℃，采用风机进入辅助吹风冷却，以使得方便控制工件的温度。
6.根据权利要求1所述的一种等离子碳化钨喷涂生产工艺，其特征在于：所述步骤S11的喷涂过程和步骤S12的冷却过程中需要在通风除尘的室内进行，通过过滤网和活性炭吸附剂将产生的粉尘吸附过滤，以使得保证工作环境。
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