CN107858621A - 一种NiCr‑Cr3C2涂层及该涂层的制备方法 - Google Patents

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肖震
韩珩
钟炳文
解伟
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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Abstract

本发明提供一种NiCr‑Cr3C2涂层及该涂层的制备方法。一种NiCr‑Cr3C2涂层，该涂层中包括17至28重量份的NiCr，67至78重量份的Cr3C2，3至8重量份的氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种。一种NiCr‑Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：对待加工表面喷砂处理；将所述的NiCr、Cr3C2、氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种混合均匀，得到混合基料；用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到NiCr‑Cr3C2涂层。本发明提的NiCr‑Cr3C2涂层与基体结合强度高、喷涂时工件不会产生形变或裂纹。

Description

一种NiCr-Cr3C2涂层及该涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及高温耐磨涂层，特别涉及一种NiCr-Cr3C2涂层及该涂层的制备方法。
背景技术
风机、叶轮、锅炉和汽轮发电机组等是火力发电中的重要设备，由于工作环境不同，且工况较恶劣，所以部分设备寿命较短，严重地影响生产的安全性和经济效益。设备的强化措施有喷焊、堆焊、镶嵌陶瓷片、超音速火焰喷涂等几种方法。喷焊、堆焊因热输入量大，容易造成叶片变形，破坏叶轮原有的平衡状态，也易造成喷焊、堆焊层材料的相变、脱碳，甚至产生裂纹等失效，但它的优点是强化层与基体的结合力强。镶嵌陶瓷片因粘合剂的结合力低和老化原因容易造成脱落，使用效果受影响。
为此，需要提供一种涂层与基体结合强度高、喷涂时工件不会产生形变或裂纹的涂层及该涂层的制备方法。
发明内容
本发明在于提供一种NiCr-Cr3C2涂层及该涂层的制备方法。
本发明是这样实现的：一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括17至28重量份的NiCr，67至78重量份的Cr3C2，3至8重量份的氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种。
氮化铬、氮化镍或氮化硼可以增强涂层与基体结合强度。
一种如上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；
2)将所述的NiCr、Cr3C2、氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到NiCr-Cr3C2涂层。
HVO/AF超音速火焰喷涂法，详见《超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展》，王志健、田欣利、胡仲翔、谢风宽，《兵器材料科学与工程》,2002,25(3):63-66。
优选地，NiCr-Cr3C2涂层的厚度为0.15mm-0.2mm。
涂层的厚度不易过薄或者过厚，太薄了涂层容易磨损，太厚了涂层与基体结合强度低，容易脱落。
优选地，步骤1)中喷砂处理后的待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
优选地，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烷或丙烯。
燃气的作用是将粉体融化成液态，便于将混合基料均匀喷涂在待加工工件表面。
优选地，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中送粉气体为氮气，送粉速率50g/min-70g/min。
送粉速率保持在这个范围，一方面可以保证喷涂效率，另一方面避免粉体输入过快而导致粉体融化不完全，进而导致涂层有缺陷。
优选地，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中焰流流出喷头的速度为1800m/s-2600m/s。
焰流流出喷头的速度较高的目的是为了最大限度地提高混合基料的动能，焰流从喷头射向待加工表面时候降速较快，因此焰流流出喷头的速度要较高。
优选地，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中焰流撞击到待加工表面上的速度为500m/s-600m/s。
焰流撞击到待加工表面上的速度为500m/s-600m/s，当焰流撞击到待加工表面上时完成动能向热能的转化，使得喷涂的顺利进行。
优选地，喷涂过程中待加工表面温度小于200℃。
待加工表面温度小于200℃，可以保证工件不易变形。可以通过调节焰流流出喷头的速度或者调节喷头与待加工表面之间的距离来控制工件表面的温度低于200℃。
本发明具有如下优点：
采用HVO/AF超音速火焰喷涂碳化物陶瓷涂层，涂层制备时工件温度低于200℃，热输入量小，工作不变形，涂层宏观硬度存65HRC以上，耐冲蚀性能大大提高；加入氮化铬、氮化镍或氮化硼增强涂层与基体结合强度。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
实施例1
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括17gNiCr，78gCr3C2，3g氮化铬。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取17gNiCr，78gCr3C2，3g氮化铬混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.15mmNiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烷，送粉气体为氮气，送粉速率70g/min，焰流流出喷头的速度为2600m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为600m/s。
实施例2
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括28gNiCr，67gCr3C2，8g氮化镍。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取28gNiCr，67gCr3C2，8g氮化镍混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.2mm NiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烯，送粉气体为氮气，送粉速率50g/min，焰流流出喷头的速度为1800m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为500m/s。
实施例3
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括19gNiCr，76gCr3C2，4g氮化硼。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取19gNiCr，76gCr3C2，4g氮化硼混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.16mmNiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烷，送粉气体为氮气，送粉速率60g/min，焰流流出喷头的速度为2400m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为580m/s。
实施例4
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括25gNiCr，69gCr3C2，3g氮化铬、4g氮化镍。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取25gNiCr，69gCr3C2，3g氮化铬、4g氮化镍混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.19mmNiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烯，送粉气体为氮气，送粉速率65g/min，焰流流出喷头的速度为2000m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为520m/s。
实施例5
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括21gNiCr，74gCr3C2，3g氮化镍，2g氮化硼。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取21gNiCr，74gCr3C2，3g氮化镍，2g氮化硼混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.17mmNiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烷，送粉气体为氮气，送粉速率55g/min，焰流流出喷头的速度为2200m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为560m/s。
实施例6
一种NiCr-Cr3C2涂层，该涂层中包括23gNiCr，72gCr3C2，2g氮化铬、2g氮化镍、2g氮化硼。
一种上所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；使得待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
2)取23gNiCr，72gCr3C2，2g氮化铬、2g氮化镍、2g氮化硼混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到0.18mmNiCr-Cr3C2涂层；超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烯，送粉气体为氮气，送粉速率60g/min，焰流流出喷头的速度为2100m/s，焰流撞击到待加工表面上的速度为540m/s。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种NiCr-Cr3C2涂层，其特征在于：该涂层中包括17至28重量份的NiCr，67至78重量份的Cr3C2，3至8重量份的氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种。
2.一种如权利要求1所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，包括如下步骤：
1)对待加工表面喷砂处理；
2)将所述的NiCr、Cr3C2、氮化铬、氮化镍或氮化硼的一种或多种混合均匀，得到混合基料；
3)用超音速火焰喷涂法将混合基料喷涂在经喷砂处理后的待加工表面，得到NiCr-Cr3C2涂层。
3.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，NiCr-Cr3C2涂层的厚度为0.15mm-0.2mm。
4.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)中喷砂处理后的待加工表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90μm”。
5.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中燃气包括丙烷或丙烯。
6.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中送粉气体为氮气，送粉速率50g/min-70g/min。
7.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中焰流流出喷头的速度为1800m/s-2600m/s。
8.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，喷涂时步骤3)超音速火焰喷涂法中焰流撞击到待加工表面上的速度为500m/s-600m/s。
9.如权利要求3所述的NiCr-Cr3C2涂层的制备方法，其特征在于，喷涂过程中待加工表面温度小于200℃。
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