專利名稱：：一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬部件表面強(qiáng)化處理技術(shù)，特別涉及一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法。
背景技術(shù)：
：高爐爐頂煤氣壓力能量回收透平機(jī)(簡(jiǎn)稱TRT)，煤氣凈化采用濕式除塵方法時(shí)，近飽和濕度的存在，會(huì)在金屬部件上形成局部水膜，發(fā)生氯離子的富積，煤氣中含有的固體顆粒沖刷磨損與氯離子的交互作用，引起較嚴(yán)重的沖刷腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，在透平機(jī)轉(zhuǎn)子軸部、動(dòng)葉片、靜葉片及其根部等過(guò)流部位，發(fā)生較大面積的腐蝕坑和沖刷磨損溝痕，影響到設(shè)備的預(yù)期使用壽命，縮短了設(shè)備的檢修周期。現(xiàn)有解決這類在酸性潮濕環(huán)境中的腐蝕磨損問(wèn)題的技術(shù)如下日本專利JP10130805是采用等離子噴涂Ti02粉末使基體表面形成氧化物涂層來(lái)進(jìn)行防護(hù)；日本專利JP2001335913是通過(guò)調(diào)整噴涂工藝抑制Ti02粉末在等離子噴涂過(guò)程中由a-TK)2結(jié)構(gòu)向r-Ti02結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，達(dá)到提高涂層耐蝕性的目的，但等離子噴涂設(shè)備輔助設(shè)施復(fù)雜，不適合現(xiàn)場(chǎng)的大面積噴涂施工。日本專利JP60215753是采用在金屬基體上噴涂NiCrBSi自熔性合金，隨后將其加熱到近110(TC進(jìn)行涂層重熔和擴(kuò)散處理，使涂層晶體組織均相并消除孔隙，提高涂層的耐蝕性，但對(duì)于大型構(gòu)件難以進(jìn)行大面積高溫重熔處理，同時(shí)存在高溫處理后構(gòu)件變形的可能。日本專利JP55115941是采用NiCoCrAl合金粉末，熱噴涂形成低膨脹系數(shù)的抗熱震涂層，用于氣體透平機(jī)耐高溫氧化與熱腐蝕。專利申請(qǐng)?zhí)朩O0144533是分別在合金AlSi、AlCu、NiCrFeMoCoW、CoNiCrAlY基體中摻入云母相以提高氣體透平機(jī)耐高溫氧化和抗磨損性能，以適應(yīng)不同溫度下的使用需求，但這類方法不適用于潮濕的酸性腐蝕磨損環(huán)境。'
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在T提供-種防腐耐磨涂層及其涂覆方法，解決酸性潮濕環(huán)境中特別是在有Cl—離子和粉塵顆粒存在下沖刷腐蝕的防護(hù)問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種防腐耐磨涂層，其成分質(zhì)量百分比為，c《0.5Cr1626Ni3.59.5Mo1.04.0B0.54.5Si0.5fL5Cu1.04.0稀土RE0.01余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。進(jìn)一步，還包含Mn02.0，以質(zhì)量百分比計(jì)。又，所述的稀土RE包括Ce、La、Y。在本發(fā)明中，鉻，在不銹鋼中的作用主要在于提高鋼的耐腐蝕性能，主要是因?yàn)殂t在氧化以后可以在不銹鋼表面形成一層&203的保護(hù)膜，可以有效的阻止外界酸堿因子的進(jìn)入和繼續(xù)腐蝕。鎳，在不銹鋼屮的作用方面可以體現(xiàn)在其耐腐蝕性上，另一方面方面也可以極大的改進(jìn)不銹鋼的機(jī)械性能，-定量的鎳能夠改變鋼的微觀組織結(jié)構(gòu)。加入適量硼、硅元素后，能夠明顯降低合金的固液相溫度，使合金具有較寬的固-液相區(qū)間，有利于非晶態(tài)合金的形成，隨著硼、硅元素的增加，其硬度隨之增加，但過(guò)高的硼含量不利于與基體金屬的結(jié)合，硅溶解于基體中，起固溶強(qiáng)化作用。鉬、銅，可顯著提高合金在非氧化性酸中的耐蝕性。錳與鎳同樣能夠改變鋼的微觀組織結(jié)構(gòu)，改善組織的穩(wěn)定性。稀土元素RE的加入，使非晶態(tài)合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高，抑制了再結(jié)晶的形成，同時(shí)，稀土元素RE還能夠改善了鈍化膜的塑性和韌性，提高耐蝕性能。本發(fā)明的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其包括如F步驟1)采用的涂層材料的成分質(zhì)量百分比為，C《0.5、Cr1626、Ni3.59.5、Mo1.04.0、B0.54.5、Si0.54.5、Cu1.04.0、Mn()2.0、稀土RE0.011.5、余量為Fe和不可避免雜質(zhì);2)對(duì)金屬基體表面進(jìn)行加熱、噴砂粗化和壓縮空氣吹塵處理使表面粗糙度和清潔度達(dá)到熱噴涂施工需求；3)在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面釆用熱噴涂，形成非晶態(tài)金屬合金保護(hù)涂層；其中，在噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的多只環(huán)繞噴槍的空氣冷卻噴嘴；噴槍移動(dòng)速度為150400mm/s，形成涂層逐層疊加，工件表面溫度控制在<150°(:，最終在基體表面形成非晶態(tài)不銹鋼保護(hù)涂層；4)隨后清理涂層表面毛刺以及清除表面雜物，當(dāng)噴涂表面溫度降至506(TC時(shí)，刷涂封閉劑進(jìn)行涂層封孔處理。進(jìn)一步，所述的涂層材料成絲材或粉末狀。又，步驟3)所述的噴嘴到工件的噴涂距離為75150mm。步驟3)每層厚度為0.050.10mm。步驟4)刷涂的封閉劑為環(huán)氧、酚醛或硅酮樹(shù)脂型液態(tài)封閉劑。在噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的多只環(huán)繞噴槍的空氣冷卻噴嘴呈等角度對(duì)稱分布。另，噴槍上設(shè)置至少4只空氣冷卻噴嘴。本發(fā)明針對(duì)酸性潮濕狀態(tài)下，有固體粒子存在，損傷情況較為復(fù)雜的不同腐蝕狀況，釆用熱噴涂T藝方法和加入稀土的FeCrNiMoBZE系列非晶態(tài)不銹鋼噴涂桐料，在易損傷部位表面形成耐腐蝕、抗沖刷磨損的非晶態(tài)金屬涂層，經(jīng)過(guò)有機(jī)封孔劑和涂料處理后，達(dá)到耐腐蝕抗磨損的目的。涂層由非晶態(tài)金屬合金層和有機(jī)封孔劑組成。本發(fā)明金屬部件表面強(qiáng)化處理方法具有以下特點(diǎn)(1)熱噴涂工藝設(shè)備操作方便，噴涂效率高，成本較低，對(duì)于不易移動(dòng)工件，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)大面積施工。(2)非晶態(tài)不銹鋼涂層與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度高，不需要噴涂結(jié)合底層，與晶態(tài)金屬相比非晶態(tài)金屬涂層具有較高的強(qiáng)度和硬度，耐磨損性能增強(qiáng)，同時(shí)，由于非晶態(tài)組織原子是隨機(jī)狀態(tài)排列，沒(méi)有晶界和位錯(cuò)等晶態(tài)金屬存在的晶格缺陷，減少了腐蝕形成路徑，耐蝕性能提高。(3)噴涂材料中的稀土元素RE的加入，使非晶態(tài)合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高，抑制了再結(jié)晶的形成，同時(shí)，改善了鈍化膜的塑性和韌性，提高耐蝕性能，涂層材利可以制成絲材或粉末以適應(yīng)不同噴涂設(shè)備的工藝需求。(4)在熱噴涂過(guò)程中，噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的4只以上環(huán)繞噴槍呈等角度對(duì)稱分布冷卻噴嘴，形成環(huán)狀空氣冷卻帶，加快涂層的冷卻，避免涂層組織向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。(5)由于熱噴涂層都存在一定的空隙，有害物資滲入與基體作用會(huì)造成涂層的破壞，采用封孔劑處理，能夠有效地阻隔腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬材料的侵蝕，提高涂層的防護(hù)效果。具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見(jiàn)表1。表1單位質(zhì)量百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在噴涂過(guò)程中噴槍上設(shè)置4只以上空氣冷卻噴嘴，涂層厚度為0.20O.卯mm;厚度為0.100.50mm。有機(jī)封孔膜厚度為120jim，有機(jī)防腐涂層厚度為0.050.30mm。整個(gè)復(fù)合涂層厚度在0.251.20mm。制作復(fù)合涂層的方法是在金屬基體i:采用熱噴涂技術(shù)形成涂層，噴涂前采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)金屬基體表面進(jìn)行毛化和清潔處理，以保證涂層與基體的良好結(jié)合。在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面上噴涂金屬防護(hù)層，厚度為0.200.90mm;刷涂、噴涂或滾涂環(huán)氧、酚醛或硅酮樹(shù)脂型液態(tài)封閉劑，進(jìn)行涂層封孔處理，有機(jī)封孔膜厚度為120jim，形成對(duì)工件的復(fù)合保護(hù)。電弧噴涂工藝方法，首先對(duì)加工工件進(jìn)行加熱打磨除去腐蝕產(chǎn)物和水分，有腐蝕坑要進(jìn)行焊補(bǔ)，用20目棕剛玉砂對(duì)金屬基體表面進(jìn)行噴砂粗化和壓縮空氣吹塵處理，使表面粗糙度和清潔度達(dá)到熱噴涂施工需求，隨后采用電弧噴涂FeCrNiMoBCe非晶態(tài)不銹鋼絲材，在噴涂過(guò)程中噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的4只環(huán)繞噴槍呈等角度對(duì)稱分布的空氣冷卻噴嘴，噴凃距離75150mm，噴槍移動(dòng)速度為150400mm/s，形成涂層逐層疊加，每層厚度約為0.050.10mm，工件表面溫度應(yīng)控制在<150°C，最終在基體表面形成厚度0.5mm的非晶態(tài)不銹鋼保護(hù)涂層，隨后用不銹鋼刷清理涂層表面毛刺，干燥壓縮空氣清除表面雜物，當(dāng)噴涂表面溫度降至5060。C時(shí)，刷涂酚醛樹(shù)脂型液態(tài)封閉劑進(jìn)行涂層封孔處理，刷涂三遍，第一遍施工保證凃料充分滲入，后兩遍待涂料表面干燥后進(jìn)行，酚醛樹(shù)脂層厚度10pm。復(fù)合防護(hù)層厚度》0.5mm。采用上述本發(fā)明的熱噴涂工藝方法，對(duì)高爐媒氣余壓能量回收透平機(jī)主要部件進(jìn)行腐蝕防護(hù)處理，取得了良好的現(xiàn)場(chǎng)使用效果，透平機(jī)系統(tǒng)的年修周期由此前的不到一年延長(zhǎng)到一年半以上。權(quán)利要求1.一種防腐耐磨涂層，其成分質(zhì)量百分比為，C≤0.5Cr16～26Ni3.5～9.5Mo1.0～4.0B0.5～4.5Si0.5～4.5Cu1.0～4.0稀土RE0.01～1.5余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求l所述的防腐耐磨涂層，其特征是，還包含Mn02.0，以質(zhì)量百分比計(jì)。3.如權(quán)利要求l所述的防腐耐磨涂層，其特征是，所述的稀土RE包括Ce、La、Y。4.如權(quán)利要求1或2所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其包括如下步驟1)采用的涂層材料的成分質(zhì)量百分比為，C《0.5、Cr1626、Ni3.59.5、Mo1.04.0、B0.54.5、Si0.54.5、Cu1.04.0、Mn02.0、稀土RE0.011.5、余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；2)對(duì)金屬基體表面進(jìn)行加熱、噴砂粗化和壓縮空氣吹塵處理使表面粗糙度和清潔度達(dá)到熱噴涂施工需求；3)在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面采用熱噴涂，形成非晶態(tài)金屬合金保護(hù)涂層；其中，在噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的多只環(huán)繞噴槍的空氣冷卻噴嘴；噴槍移動(dòng)速度為150400mm/s，形成涂層逐層疊加，工件表面溫度控制在〈15(TC，最終在基體表面形成非晶態(tài)不銹鋼保護(hù)涂層；4)清理涂層表面毛刺以及清除表面雜物，當(dāng)噴涂表面溫度降至506(TC吋，刷涂封閉劑進(jìn)行涂層封孔處理。5.如權(quán)利要求4所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，在噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的多只環(huán)繞噴槍的空氣冷卻噴嘴呈等角度對(duì)稱分布。6.如權(quán)利要求4或5所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，在噴槍上設(shè)置至少4只空氣冷卻噴嘴。7.如權(quán)利要求4所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，所述的涂層材料成絲材或粉末狀。8.如權(quán)利要求4所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，步驟3)所述的噴嘴到工件的噴涂距離為75150mm。9.如權(quán)利要求4所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，步驟3)每層厚度為0.050.10mm。10.如權(quán)利要求4所述的防腐耐磨涂層的涂覆方法，其特征是，步驟4)屆U涂的封閉劑為環(huán)氧、酚醛或硅酮樹(shù)脂型液態(tài)封閉劑。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)一種防腐耐磨涂層及其涂覆方法，其包括1.采用的涂層材料的成分質(zhì)量百分比為，C≤0.5、Cr16～26、Ni3.5～9.5、Mo1.0～4.0、B0.5～4.5、Si0.5～4.5、Cu1.0～4.0、Mn0～2.0、稀土RE0.01～1.5、余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；2.對(duì)金屬基體表面進(jìn)行預(yù)處理達(dá)到工藝需求；3.在基體表面采用熱噴涂，在噴槍上設(shè)置與噴涂焰流平行的多只環(huán)繞噴槍的空氣冷卻噴嘴；噴槍移動(dòng)速度為150～400mm/s，工件表面溫度控制在＜150℃，最終在基體表面形成非晶態(tài)不銹鋼保護(hù)涂層；4.清理涂層表面雜物，涂層封孔處理。本發(fā)明解決了酸性潮濕環(huán)境中特別是在有Cl^-離子和粉塵顆粒存在下沖刷腐蝕的防護(hù)問(wèn)題。文檔編號(hào)C23C30/00GK101191225SQ20061011862公開(kāi)日2008年6月4日申請(qǐng)日期2006年11月22日優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日發(fā)明者張煥榮,徐建明申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司