一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮制造技术

本发明专利技术属于渣浆泵技术领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，所述的渣浆泵叶轮以高铬铸铁作为本体，其特征在于：所述的本体表面设置有厚度为0.1～0.5mm的耐腐蚀层；所述的耐腐蚀层包括以下原料：聚乙烯吡咯烷酮、微米级氧化铝、纳米级氧化铝、表面活性剂、分散剂、镍粉；本发明专利技术采用微米级氧化铝和纳米级氧化铝复合的方式刷涂于渣浆泵叶轮的表面，该大、小粒径级别的氧化铝不仅确保了耐腐蚀层中粒子填充的致密性，而且，通过氢气和甲烷混合气体的高温灼烧，改善了耐腐蚀层表面的填充粒子界面处的结合状态，提高了粒子的结合率，优化了界面处的应力状态，确保了渣浆泵叶轮的耐腐蚀性能和耐冲击强度，延长了渣浆泵叶轮的使用寿命。

Impeller of slurry pump with high strength and corrosion resistance

The invention belongs to the technical field of slurry pump, in particular to a slurry pump impeller with high strength and corrosion resistance. The slurry pump impeller takes high chromium cast iron as the body, and is characterized in that the body surface is provided with a corrosion resistant layer with a thickness of 0.1-0.5mm, and the corrosion resistant layer comprises the following raw materials: polyvinylpyrrolidone. The invention adopts the composite method of micron-sized alumina and nano-sized alumina to brush and coat the surface of the impeller of the slurry pump, and the alumina of the large and small particle sizes not only ensures the compactness of the particle filling in the corrosion-resistant layer, but also passes through the composite method of micron-sized alumina and nano-sized alumina. The burning of hydrogen and methane at high temperature improves the bonding state at the interface of filling particles on the surface of corrosion resistant layer, improves the bonding rate of particles, optimizes the stress state at the interface, ensures the corrosion resistance and impact strength of the impeller of slurry pump, and prolongs the service life of the impeller of slurry pump.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮
本专利技术属于渣浆泵
，具体涉及一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮。
技术介绍
渣浆泵通常是指通过借助泵的叶轮的旋转作用使固、液混合介质能量增加的一种机械，主要用于矿山、电厂、疏浚、冶金、化工、建材及石油等行业领域。渣浆泵的运行原理是，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮边缘进入蜗形泵壳。在蜗形泵壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。渣浆泵的叶轮在运转过程中，由于受到高速高温并携带有硬质颗粒的矿浆浆料的冲刷，使得叶轮表面材料磨损严重，在如此苛刻的工况下，叶轮的寿命非常短，需要频繁的更换以确保渣浆泵的可靠、稳定运行，而叶轮的频繁更换必然会造成生产的中断，大大的降低了生产效率。由此，研究和开发耐磨材料来减少叶轮在使用过程中的磨损，延长渣浆泵叶轮的使用寿命是非常重要的课题，也是目前国内外技术人员研究的重要内容。在现有的技术中，先后采用了普通白口铸铁、镍硬铸铁和高铬铸铁Cr15Mo3等耐磨材质，现在陶瓷材料、奥贝铸铁ADI、高分子材料和含Cr20％以上的高铬铸铁等新型材料也开始被局部使用。但是，已经研制出的硬镍、高铬、锰铜等合金铸铁，存在着以下不同的缺陷：(1)、低合金白口铸铁，成本低，使用寿命相对较短；(2)、镍硬铸铁，使用寿命长，镍资源少，价格高，不能大量使用；(3)、高铬铸铁，耐磨性高于合金白口铸铁，铬资源在丰富，价格适中，应用比较广泛；(4)、奥贝球铁ADI，综合性能优良，其硬度低于高铬铸铁，有优良的铸造性能，热处理工艺简单，重量轻，只用于小型渣浆泵；(5)、复合材料，具有优良的耐磨性、耐蚀性及耐冲击性，同时还具有制造成本低的特点，但生产工艺相对复杂；(6)、高分子材料，制备过程简单方便，节能，性能优越，但价格昂贵，生产成本会大幅提升。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种高强度、耐腐蚀的渣浆泵叶轮，克服现有的渣浆泵叶轮强度不足、容易腐蚀的缺点，延长渣浆泵叶轮的使用寿命，提高渣浆泵叶轮的更换周期。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，所述的渣浆泵叶轮以高铬铸铁作为本体，所述的本体表面设置有厚度为0.1～0.5mm的耐腐蚀层；所述的耐腐蚀层包括以下原料：聚乙烯吡咯烷酮、微米级氧化铝、纳米级氧化铝、表面活性剂、分散剂、镍粉。优选的，所述微米级氧化铝的粒径为0.2～10μm；所述纳米级氧化铝的粒径为5～50nm；所述微米级氧化铝和纳米级氧化铝的质量比为1：(3～5)。优选的，所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯-3醚、月桂酸聚氧乙烯-9脂、单十二烷基磷酸酯钾、卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型中一种或一种以上按任意比例的混合物。优选的，所述分散剂为木质素磺酸钙、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚磺酸盐和聚羧酸盐中的一种或一种以上的混合物。优选的，所述镍粉的粒径为0.1～5μm。优选的，所述的耐腐蚀层包括以下重量份数的原料：聚乙烯吡咯烷酮20～35份、微米级氧化铝12～18份、纳米级氧化铝36～90份、表面活性剂3～8份、分散剂0.5～2份、镍粉0.05～0.1份。本专利技术中，用于形成耐腐蚀层的浆料的制备方法包括以下步骤：(1)按配方量称取微米级氧化铝、纳米级氧化铝和镍粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶中，加入溶剂、表面活性剂和分散剂，超声分散20～30min，得到混合液A；(2)在搅拌的状态下加入聚乙烯吡咯烷酮，加完之后继续搅拌10～20min，得到用于形成耐腐蚀层的浆料。本专利技术中，所述的高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮的制备方法包括以下步骤：(1)按以下配方进行配料：回炉料25％、高碳铬铁15％、低碳铬铁15％、废钢40％、生铁5％；将上述原料加入到感应电炉中进行熔炼，待炉料熔清后进行取样化验，根据化验结果将铁水调整到要求成分，将铁水升温到1480～1500℃，然后加入锰铁、硅铁进行脱氧，扒渣，最后加入钛铁、钒铁、稀土进行变质处理，用铝进行终脱氧；(2)采用树脂造砂型，在护套木型的隔舌处放置冷铁，填砂造型；造完型后，铸型涂刷锆英粉酒精涂料，下芯、合箱；(3)将步骤(1)中的铁水控制在温度为1380～1410℃进行浇注；(4)采用淬火加回火处理工艺，升温速度控制在32～35℃/h，在200～700℃温度区间，阶梯保温1～2小时，淬火温度为1000～1020℃，保温时间为1～3小时；回火温度250℃，保温时间为3～5小时；(5)待叶轮成型后，在其表面刷涂用于形成耐腐蚀层的浆料，然后置于20～30℃的室温下晾干1～2小时，接着置于真空度为0.05～0.30Mpa、温度为60～70℃的真空干燥箱中烘烤1～3小时；(6)采用氢气和甲烷的混合气体对步骤(5)中的叶轮表面进行灼烧处理，灼烧时间为10～15s，即得所述的高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮。本专利技术中，以高铬铸铁为本体的渣浆泵叶轮包括以下百分含量的组分组成：C2.5～3.6％、Cr25～30％、Si0.3～0.5％、Re0.02～0.04％、Mo0.6～1.0％、Cu0.6～0.8％、Mn0.4～0.7％、Ni0.6～0.8％、W1.2～1.8％、B0.03～0.05％、Ti0.05～0.15％、V0.05～0.15％，其余为铁。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术中，采用微米级氧化铝和纳米级氧化铝复合的方式刷涂于渣浆泵叶轮的表面，该大、小粒径级别的氧化铝不仅确保了耐腐蚀层中粒子填充的致密性，而且，通过氢气和甲烷混合气体的高温灼烧，改善了耐腐蚀层表面的填充粒子界面处的结合状态，提高了粒子的结合率，优化了界面处的应力状态，从而有效的提高了耐腐蚀层的强度和韧性，确保了渣浆泵叶轮的耐腐蚀性能和耐冲击强度，延长了渣浆泵叶轮的使用寿命。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。本专利技术提供了一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，所述的渣浆泵叶轮以高铬铸铁作为本体，所述的本体表面设置有厚度为0.1～0.5mm的耐腐蚀层；所述的耐腐蚀层包括以下原料：聚乙烯吡咯烷酮、微米级氧化铝、纳米级氧化铝、表面活性剂、分散剂、镍粉。本专利技术中，所述的聚乙烯吡咯烷酮作为粘结剂，用于微米级氧化铝和纳米级氧化铝的初步粘结，所述的聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型高分子化合物，既可以溶于水，又可以溶于大部分的有机溶剂，毒性很低。具体的，所述的聚乙烯吡咯烷酮可以举出如德国BASFK85、K90。本专利技术中，所述微米级氧化铝的粒径为0.2～10μm；所述纳米级氧化铝的粒径为5～50nm；所述微米级氧化铝和纳米级氧化铝的质量比为1：(3～5)。本专利技术中，表面活性剂的作用在于降低氧化铝粉末的表面自由能，提高氧化铝的分散性能；此外，所述的表面活性剂还能够进入到氧化铝粒子的表面孔隙中，减少在灼烧时出现的孔的应力集中，避免出现起皮、开裂的现象。作为优选的，本专利技术所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯-3醚、月桂酸聚氧乙烯-9脂、单十二烷基磷酸酯钾、卵磷脂、氨基酸型、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，所述的渣浆泵叶轮以高铬铸铁作为本体，其特征在于：所述的本体表面设置有厚度为0.1～0.5mm的耐腐蚀层；所述的耐腐蚀层包括以下原料：聚乙烯吡咯烷酮、微米级氧化铝、纳米级氧化铝、表面活性剂、分散剂、镍粉。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，所述的渣浆泵叶轮以高铬铸铁作为本体，其特征在于：所述的本体表面设置有厚度为0.1～0.5mm的耐腐蚀层；所述的耐腐蚀层包括以下原料：聚乙烯吡咯烷酮、微米级氧化铝、纳米级氧化铝、表面活性剂、分散剂、镍粉。2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，其特征在于：所述微米级氧化铝的粒径为0.2～10μm；所述纳米级氧化铝的粒径为5～50nm；所述微米级氧化铝和纳米级氧化铝的质量比为1：(3～5)。3.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀的渣浆泵叶轮，其特征在于：所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯-3醚、月桂酸聚氧乙烯-9脂、单十二烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小民，
申请(专利权)人：安徽三环水泵有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34