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)氣體動力學原理，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計并改進噴槍，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間，降低涂層的氧化程度，進而提高涂層質(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80年代，德國的H.Dreniek成功的利用金屬粉芯絲材制備了實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)焦時可達750℃，且在煤粉燃燒形成的高溫煙氣中含有大量的高熔點高硬質(zhì)顆粒和腐蝕性氣體等，這些物質(zhì)會以一定的速度沖擊管道表面，這會對管道表面造成嚴重的高溫磨損、腐蝕和氧化。因此，對燃煤鍋爐管道表面的防護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?，F(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雜等缺陷。
技術(shù)實現(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雜的技術(shù)問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(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用鋼帶進行包覆、閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機進行拔絲模減徑處理，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的兩個導電嘴，接通電源對目標物品進行表面噴涂。
為了增加粉芯絲材的硬度及導電性能，鋼帶為H08A低碳鋼帶。
為了實現(xiàn)高速噴涂和起到高溫熔化粉芯絲材的目的，兩個導電嘴分別連接著電源的正極和負極。
為了能夠?qū)⒐軤罘坌窘z材快速熔融，能夠均勻的進行噴涂，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，高速電弧噴涂機工作時電弧電壓為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。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
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進行包覆，然后將包覆有混合物的鋼帶進行閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機進行拔絲模減徑處理，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的兩個導電嘴，為了實現(xiàn)高速噴涂和起到高溫熔化粉芯絲材的目的，兩個導電嘴分別連接著電源的正極和負極，接通電源對目標物品進行表面噴涂；為了保證噴涂的穩(wěn)定性及安全性，高速電弧噴涂機工作時電弧電壓為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進行包覆、閉合，將閉合后的鋼帶通過拉絲機進行拔絲模減徑處理，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的兩個導電嘴，兩個導電嘴分別連接著電源的正極和負極，接通電源對目標物品進行表面噴涂；高速電弧噴涂機工作時電弧電壓為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。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
實施例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施例1。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領(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，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。