專利名稱：一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨涂層制備領(lǐng)域，具體為一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
核二級泵是保證核電站安全性、可靠性的專設(shè)設(shè)備，是高端技術(shù)產(chǎn)品，長期以來一直依靠進口，國外把此技術(shù)作為核心機密加以保護，我國急需提升核電技術(shù)的自主研發(fā)能力，實現(xiàn)國產(chǎn)化，徹底擺脫國外技術(shù)封鎖。核二級泵的核心部件之一軸承在核輻射、高溫、重載荷、重度磨損和沖蝕、使用周期長的復(fù)雜而惡劣的條件下工作，必須對其采取表面防護措施。耐磨涂層可起到有效減少摩擦磨損、延長使用壽命、提高運行穩(wěn)定性和效率的重要作 用，是核二級泵制造中的關(guān)鍵技術(shù)，國外對此種耐磨涂層的研制高度重視，技術(shù)成熟先進，我國在此方面的研究尚屬空白。對于軸承用耐磨涂層，國內(nèi)外常采用等離子堆焊技術(shù)，即在等離子弧的超高溫和壓縮作用下將合金加熱熔化，與基體形成堆焊層。然而在等離子弧的超高溫作用下，對基體的熱影響區(qū)大，涂層與基體元素的反應(yīng)結(jié)合層寬，造成工件內(nèi)熱應(yīng)力大，制備軸壁薄的核二級泵軸承用耐磨涂層時易發(fā)生嚴(yán)重變形甚至開裂，且合金的稀釋度大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，用來解決等離子堆焊技術(shù)無法滿足核二級泵軸承耐磨涂層制備要求這一技術(shù)難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，該鎳基耐磨涂層采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為140-160psi ；丙烷壓力為80-100psi ;壓縮空氣壓力為95-110psi ;氧氣流量為340-370SCFH;丙烷流量為150-180SCFH;壓縮空氣流量為880-920SCFH ;送粉量為20_30g/min ;噴涂距離為250_290mm。所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr 15-17wt% ；Si :3. 5-5. Owt% ；B 3. 0-4. Owt% ；C 0. 7-0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。所述涂層的厚度為0.65-0. 70mm。涂層的孔隙率為0. 5-2%，涂層與基體的結(jié)合強度大于40MPa，硬度HRC大于56。本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明制備的耐磨涂層具有孔隙率為0.5-2%，涂層與基體的結(jié)合強度大于40MPa，硬度HRC大于56等優(yōu)異參數(shù)；2.本發(fā)明采用超音速火焰噴涂制備鎳基耐磨涂層具有火焰溫度低，對基體無熱影響，火焰速度極高，噴涂粒子速度達2馬赫以上，制備的涂層具有孔隙率低、與基體結(jié)合強度高的優(yōu)點；3.采用本發(fā)明制備的耐磨涂層適用于核二級泵軸承，可有效提高該軸承的耐磨性、耐沖蝕性、延長使用壽命，具有重要的應(yīng)用價值。


圖I為實施例I中制備的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的金相照片；圖2為實施例2中制備的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的金相照片；圖3為實施例3中制備的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的金相照片；圖4為實施例4中制備的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的金相照片。
具體實施例方式實施例I本實施例中，核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，具體參數(shù)如下所示所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr:16wt% ；Si 3. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 7wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為150psi ;丙烷壓力為90psi ;壓縮空氣壓力為IOOpsi ;氧氣流量為350SCFH ;丙烷流量為165SCFH ;壓縮空氣流量為910SCFH ;送粉量為30g/min ;噴涂距離為270mm。將制備的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層利用放大鏡對涂層外觀進行觀察，結(jié)果表明涂層完整，表面均勻連續(xù)，無裂紋、剝落和邊緣翹起現(xiàn)象。采用紅外線厚度測試儀(型號為QUANIX7500)對涂層進行厚度測量，涂層厚度為0. 65mm0采用金相顯微鏡(型號為GX-40DS)對涂層進行形貌觀察，結(jié)果如附圖I所示，從圖中可以看出涂層致密，采用金相分析系統(tǒng)進行孔隙率測定，涂層孔隙率為0. 7%。采用粘結(jié)拉伸法對涂層進行結(jié)合強度的測定，結(jié)合強度為50. 2MPa。采用洛氏硬度計(型號為HRSD-45)對涂層進行硬度測定，硬度為59. 9。實施例2 本實施例中，核二級泵軸承用耐磨涂層的制備方法，具體步驟如下本實施例中，核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，具體參數(shù)如下所示所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr :16. 8wt% ；Si 4. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 8wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為150psi ;丙烷壓力為90psi ;壓縮空氣壓力為IOOpsi ;氧氣流量為350SCFH ;丙烷流量為165SCFH ;壓縮空氣流量為890SCFH ;送粉量為20g/min ;噴涂距離為270mm。利用放大鏡對制備的涂層的外觀進行觀察，結(jié)果表明涂層完整，表面均勻連續(xù)，無裂紋、剝落和邊緣翹起現(xiàn)象。采用紅外線厚度測試儀對制備的涂層進行厚度測量，涂層厚度為0. 68_。采用金相顯微鏡對制備的涂層進行形貌觀察，結(jié)果如附圖2所示，從圖中可以看出涂層致密，采用金相分析系統(tǒng)進行孔隙率測定，涂層孔隙率為I. 8%。
采用粘結(jié)拉伸法對制備的涂層進行結(jié)合強度的測定，結(jié)合強度為43. 6MPa。采用洛氏硬度計對制備的涂層進行硬度測定，硬度為57. 6。實施例3 本實施例中，核二級泵軸承用耐磨涂層的制備方法，具體步驟如下本實施例中，核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，具體參數(shù)如下所示所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr 15wt % ；Si :5. Owt % ；B 3. 5wt% ；C 0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為160psi ;丙烷壓力為IOOpsi ;壓縮空氣壓力為IlOpsi ;氧氣流量為370SCFH ;丙烷流量為180SCFH ;壓縮空氣流量為910SCFH ;送粉量為20g/min ;噴涂距離為250mm。 利用放大鏡對制備的涂層的外觀進行觀察，結(jié)果表明涂層完整，表面均勻連續(xù)，無裂紋、剝落和邊緣翹起現(xiàn)象。采用紅外線厚度測試儀對制備的涂層進行厚度測量，涂層厚度為0. 65_。采用金相顯微鏡對制備的涂層進行形貌觀察，結(jié)果如附圖3所示，從圖中可以看出涂層致密，采用金相分析系統(tǒng)進行孔隙率測定，涂層孔隙率為0. 6%。采用粘結(jié)拉伸法對制備的涂層進行結(jié)合強度的測定，結(jié)合強度為54. QMPa0采用洛氏硬度計對制備的涂層進行硬度測定，硬度為62. I。實施例4 本實施例中，核二級泵軸承用耐磨涂層的制備方法，具體步驟如下本實施例中，核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，具體參數(shù)如下所示所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr :15. 4wt % ；Si :3. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 7wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為140psi ;丙烷壓力為80psi ;壓縮空氣壓力為IOOpsi ;氧氣流量為340SCFH ;丙烷流量為150SCFH ;壓縮空氣流量為880SCFH ;送粉量為30g/min ;噴涂距離為290mm。利用放大鏡對制備的涂層的外觀進行觀察，結(jié)果表明涂層完整，表面均勻連續(xù)，無裂紋、剝落和邊緣翹起現(xiàn)象。采用紅外線厚度測試儀對制備的涂層進行厚度測量，涂層厚度為0. 65mm。采用金相顯微鏡對制備的涂層進行形貌觀察，結(jié)果如附圖4所示，從圖中可以看出涂層致密，采用金相分析系統(tǒng)進行孔隙率測定，涂層孔隙率為2. 0%。采用粘結(jié)拉伸法對制備的涂層進行結(jié)合強度的測定，結(jié)合強度為42. 3MPa。采用洛氏硬度計對制備的涂層進行硬度測定，硬度為57. O。
權(quán)利要求
1.一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，該鎳基耐磨涂層采用超音速火焰噴涂技術(shù)，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力為140-160psi ;丙烷壓力為80-100psi ;壓縮空氣壓力為95-llOpsi ;氧氣流量為340-370SCFH ;丙烷流量為150-180SCFH ;壓縮空氣流量為880-920SCFH ;送粉量為20_30g/min ;噴涂距離為250_290mm。
2.按權(quán)利要求I所述的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所用噴涂粉末的成分按照重量百分比成分為Cr 15-17wt% ；Si :3. 5-5. Owt% ；B :3. 04. Owt% ；C 0. 7-0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。
3.按權(quán)利要求I所述的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述涂層的厚度為O. 65-0. 70_。
4.按權(quán)利要求I所述的核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，涂層的孔隙率為O. 5-2%，涂層與基體的結(jié)合強度大于40MPa，硬度HRC大于56。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐磨涂層制備領(lǐng)域，具體為一種核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層的制備方法，解決核環(huán)境用軸承耐磨涂層的制備問題；該核二級泵軸承用鎳基耐磨涂層采用超音速火焰噴涂技術(shù)制備，將噴涂粉末噴涂于基體上，制備工藝參數(shù)為氧氣壓力140-160psi；丙烷壓力80-100psi；壓縮空氣壓力95-110psi；氧氣流量340-370SCFH；丙烷流量150-180SCFH；壓縮空氣流量880-920SCFH；送粉量20-30g/min；噴涂距離250-290mm；采用本發(fā)明制備的耐磨涂層適用于核二級泵軸承，具有重要的應(yīng)用價值。
文檔編號C23C4/06GK102796980SQ20111014000
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者張甲, 常新春, 侯萬良, 徐娜, 張鳳軍, 張春智, 欒勝家, 王建強, 全明秀 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所