一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝制造技术

本发明专利技术提供一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝，本发明专利技术中的电弧喷涂药芯丝是用金属或合金作粘结相，用陶瓷颗粒作强化硬质相制成的金属陶瓷丝材，本发明专利技术有机地将金属的强韧性、导电导热等特性与陶瓷材料的高硬度、高化学稳定性等特性结合起来，充分发挥两大工程材料的综合优势；同时，由于金属组分的加入，使金属陶瓷涂层与基体材料的结合强度增加，涂层的陶瓷颗粒之间的粘聚强度增大，涂层气孔率降低，致密性提高，从而使涂层具有比纯陶瓷涂层更好的力学性能，能够有针对性地适应电站锅炉，尤其是循环流化床锅炉高。尤其是循环流化床锅炉高。

【技术实现步骤摘要】
一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝
[0001]原案申请号：2018112470627
[0002]原案申请日：2018年10月24日
[0003]原案申请人：东莞理工学院
[0004]原案申请名称：一种金属陶瓷型型电弧喷涂药芯焊丝。


[0005]本专利技术涉及一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝，特别涉及一种锅炉管道用电弧喷涂药芯焊丝。

技术介绍

[0006]电弧喷涂技术由瑞士人在上世纪20年代首创，起初主要用于装饰业，后来日本人和德国人相继专利技术了交流电源和直流电源的喷涂设备，使电弧喷涂在设备的旧件修复以及钢铁结构的防腐上得到了实际应用；由于药芯焊丝拔丝容易，制作过程简单，且成分易于调节，在金属陶瓷涂层的制备上更是具有独特的优势，大大促进了电弧喷涂技术的发展及应用。
[0007]火力发电厂的运行统计资料表明，锅炉事故占全部火力发电事故的56％，而水冷壁管、过热器管、预热器管和省煤气管等管道因高温氧化、腐蚀、磨损而造成的爆管事故更占到锅炉事故的64％，因此研究如何提高锅炉管道的使用寿命，减少停炉维修具有巨大的经济和社会效益。
[0008]锅炉管道在使用过程中，其表面受到含S、SO2等耐磨蚀性气体的高温氧化和腐蚀；受到含煤燃烧颗粒的冲蚀；受到融熔态炉渣的粘着与磨损，尤其是燃烧劣质煤的流华床锅炉损坏尤为严重；而锅炉水冷壁是利用燃气的高温将水蒸发成高压蒸汽的关键部件，它除了要求耐高温燃气的氧化、腐蚀和磨损外，还要求有良好的热交换率；预热器管、过热器管的工作温度更高，燃气流速更大，因而对管道高温冲蚀磨损更厉害。
[0009]为适应恶劣和工况条件及设备的运行性能就要求超音速电弧喷涂涂层具有以下特点：涂层的致密性好，空隙率小于1％；结合强度高，涂层与锅炉管道基体的结合强度大于40Mpa；涂层硬度高，涂层硬度HRC大于60，在850℃下具有优异的抗高温磨损性能；涂层耐蚀性好，在850℃高温腐蚀气体中(HC14ml/L+SO20.5ml/L)耐腐蚀性能优异；但是，现有的金属陶瓷型电弧喷涂药芯焊丝不具备上述优良的性能。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种致密性好、强度高、硬度高、耐腐蚀性能好的金属陶瓷行电弧喷涂药芯焊丝。
[0011]本专利技术针对火力发电厂高温管路发展需求可发出了满足高温管路性能需求的药芯焊丝。
[0012]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术特征：
[0013]金属陶瓷型电弧喷涂药芯焊丝，包括金属陶瓷型药粉以及外皮，，其特征在于，按外皮的重量百分比为：C：0.7
‑
0.8％，Mn：0.8
‑
1.2％，Si：0.4
‑
0.8％，Cr：12
‑
14％，Mo：0.8
‑
1％，Nb：0.8
‑
1％，Al：0.4
‑
0.8％，B：0.8
‑
2％，余量为Fe；药粉按焊丝重量百分比为：TiC：25
‑
34％，Cr3C2：23
‑
32％，Al2O3：7
‑
10％，硼化物：5
‑
8％，NiCrAl：2
‑
3％，Y2O3：0.1
‑
5％，硅酸钾：1
‑
4％。
[0014]进一步地，其药粉含量为：TiC：25
‑
30％，Cr3C2：25
‑
32％，Al2O3：8
‑
10％，硼化物：5
‑
6％，NiCrAl：2
‑
3％，Y2O3：0.1
‑
5％，硅酸钾：1
‑
3％。
[0015]进一步地，其药粉含量为：TiC：25
‑
34％，Cr3C2：25
‑
32％，Al2O3：9
‑
10％，硼化物：6％，NiCrAl：2
‑
3％，Y2O3：0.1
‑
5％，硅酸钾：1
‑
4％。
[0016]在本专利技术中，TiC采用液相沉积法、烧结、团聚或包覆的方法，使碳化物颗粒被金属Ni包裹起来，其含量为13％Ni+87％TiC。
[0017]Cr3C2为在耐热耐腐蚀的NiCr合金奥氏体基相上弥散分布Cr3C2粒子硬质相，其具体含量为25％NiCr+75％Cr3C2。
[0018]Al2O3是以A12O3颗粒作芯核，用Ni作包裹层金属，采用加氢还原液相沉积方法制作包覆型复合粉末的形式加入。
[0019]要提高涂层的耐磨性，需要添加一些强碳化物形成元素，在涂层中形成碳化物提高涂层的耐磨性；常用的强碳化物形成元素主要是铌、钛；铌与碳形成的碳化物的硬度高于钒的碳化物，而钛元素在焊接过程中的过度系数低，在雾化颗粒过程中容易烧损与挥发，在药芯焊丝中加入铌元素还可以提高涂层的耐腐蚀性，因此，在药芯焊丝材料选择时选用的强碳化物形成元素为铌(Nb)。
[0020]钼元素在焊接过程中不易被氧化、过度系数高，因此在电弧喷涂过程中，钼在雾化颗粒中不容易被氧化，可以有效沉积在涂层上，提高涂层的强度与硬度，而且钼元素形成碳化物的能力较Cr、w强，因此在药芯焊丝中添加一些钼(Mo)有利于提高电弧喷涂涂层的性能以及耐磨性。
[0021]硼元素也可以形成碳化物，具有较高的耐磨性；为有效提高电弧喷涂涂层与基体的结合强度，国内外普遍的做法是设计一种具有自熔性的合金成分；自熔合金是指：含有B和(或)Si元素，熔点较低，大约在950～1150℃之间，本身具有脱氧、造渣、除气和良好浸润性能的合金。
[0022]常用的具有自熔性合金包括铁基与镍基的自熔合金粉未，铁基粉末具有较高的耐磨性与较低的价格，考虑到与基体的结合强度，本专利技术中在铁基粉末中Ni
‑
Cr
‑
B
‑
Si自熔性合金成分来改善基体与涂层的结合强度。
[0023]Al熔点658
°
，相对密度2.7，在焊接过程中可以氧化放热效应，有利于提高涂层的温度，在雾化颗粒子沉积在涂层表面时，加速其熔化从而提高其结合强度。
[0024]镍熔点1452℃，相对密度8.9，Ni还有耐高温氧化性能，在焊接过程中不容易发生氧化，过度系数较高，在喷涂过程中不容易烧损，能够大量沉积在涂层表面。
[0025]在涂层成分中加入Ni有利于提高涂层的机械性能，改善其孔隙率及其机械性能，Ni也是属于自熔性合金，在氧化时放出大量热量，从而促进涂层与基体的结合，有利于提高涂层的结合强度。
[0026]硬质耐磨的碳化物粉末：碳化物在喷涂的高温氧化性气氛中，均会发生不同程度
的氧化烧损和分解，用液相沉积法、烧结、团聚、或包覆的方法，使碳化物颗粒被金属或合金粉末包裹起来，就能有效地防止或减少碳化物喷涂时发生的氧化、脱碳和分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝，包括金属陶瓷型药粉以及外皮，其特征在于，药粉按焊丝重量百分比为：TiC：25
‑
34％，Cr3C2：23
‑
32％，Al2O3：7
‑
10％，硼化物：5
‑
8％，NiCrAl：2
‑
3％，Y2O3：0.1
‑
5％，硅酸钾：1
‑
4％；TiC采用液相沉积法、烧结、团聚或包覆的方法，使碳化物颗粒被金属Ni包裹起来，其含量为13％Ni+87％TiC；Cr3C2为在耐热耐腐蚀的NiCr合金奥氏体基相上弥散分布Cr3C2粒子硬质相，其具体含量为25％NiCr+75％Cr3C2。2.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合型型电弧喷涂药芯焊丝，其特征在于：其药粉含量为：TiC：25
‑
30％，Cr3C2：25
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：