一种在工件表面喷涂Stellite20合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法，有以下步骤：1）表面处理：检测加工工件尺寸，清洗，工件表面喷砂粗化，使工件的表面的粗糙度为Ra 10～13um；2）喷涂工件表面预热至70～90℃，采用喷涂设备将Stellite 20合金粉末喷涂在工件表面，多道次沉积涂层，使涂层厚度0.25～0.35mm。采用本发明专利技术所述的方法，工件表面的涂层厚度均匀，涂层与基体之间结合力好，涂层孔隙率低、氧化物夹杂少，涂层的耐磨性和耐腐蚀性好，能满足阀门应用领域要求的技术指标：硬度≥750HV

【技术实现步骤摘要】
一种在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法


[0001]本专利技术属于喷涂领域，特别涉及一种在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法。

技术介绍

[0002]司太力合金是一种具有优异的耐摩擦磨损、耐酸碱腐蚀、耐高温氧化的硬质合金。对航空航天、汽车、冶金、高温化工等行业的发展做出了重要贡献。司太立合金有30多种牌号，常用的牌号有Stellite 1、Stellite 6、Stellite 12、Stellite 20和Stellite 21等。司太立合金除做成铸件外，常用来制作小型零件如模具、刀片、喷嘴等，而大型零件均采用热喷涂技术，在工作面上制备司太立涂层，以节约昂贵的制造成本。
[0003]超音速火焰喷涂（HVOF）技术是20世纪80年代出现的一种热喷涂技术。近些年来，该技术的飞速发展与应用给热喷涂领域带来了一次革命性的进步。相较于采用等离子喷涂技术制备的硬质合金涂层孔隙率高、结合强度差、氧化物夹杂等问题，超音速火焰喷涂技术的工艺特点是具有非常高的颗粒飞行速度（1200m/s），同时喷涂焰流温度又相对较低（3400K），大幅度地提高了涂层的结合强度，降低了孔隙率，甚至消除了氧化物夹杂。
[0004]对于阀门领域，阀门密封面材料及表面硬化技术对于应对介质工况的复杂性起着至关重要的作用。采用超音速火焰喷涂技术在阀门关键零部件表面喷涂硬质合金粉末，已成为一种成熟、可靠、经济的制造工艺。超音速火焰喷涂具有很高的焰流速度和相对较低的焰流温度，这就使得超音速火焰喷涂的Stellite 20合金涂层具有很高的结合力和自身组织稳定性，涂层硬度更是普遍高于1000HV
0.3
，具有广阔的应用市场。
[0005]然而，目前多数喷涂厂通过超音速火焰喷涂技术制备的Stellite 20合金涂层，其金相检测测得涂层孔隙高，通常达到了3%左右，远低于阀门应用领域所需的技术指标（≤1%），大幅度降低其耐磨性和耐腐蚀性。此外，由于工件预加工尺寸和喷涂工序细节的控制不到位，导致涂层厚度不均、氧化物夹杂，涂层内部应力集中，降低了涂层与基体的结合强度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法，采用本专利技术所述的方法，工件表面的涂层厚度均匀，涂层与基体之间结合力好，涂层孔隙率低、氧化物夹杂少，涂层的耐磨性和耐腐蚀性好，能满足阀门应用领域要求的技术指标：硬度≥800HV
0.3
，孔隙率≤1%，结合力≥70MPa，氧化物含量≤2%。
[0007]本专利技术的技术方案是：在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法，有以下步骤：1）表面处理检测加工工件尺寸，清洗，采用喷砂设备将工件表面喷砂粗化，使工件的表面粗糙度为Ra 10～13um；喷砂磨料为24号棕刚玉，所述喷砂设备的空气压力为0.7～0.8MPa，所述喷嘴到工
件表面的距离为280～300mm，喷嘴与工件表面的法向夹角为20～25
°
。
[0008]所述喷砂设备每60分钟进行一次排污，并且其压缩空气需洁净、干燥、无油。
[0009]工件喷砂结束后与喷涂合金粉末之间的时间间隔不能超出1小时，防止表面氧化层的再次生成。
[0010]2）喷涂工件表面预热至70～90℃，采用喷涂设备将Stellite 20合金粉末喷涂在工件表面，多道次沉积涂层，使涂层厚度0.25～0.35mm。
[0011]步骤2）所述喷涂的氧气流量1800～1850L/min，煤油流量5.5～7.5L/min，冷却气体流量9～11m3/min，喷涂距离360～380mm，送粉量700～725mm/s。
[0012]步骤2）所述沉积的沉积率70～80%，单道次沉积厚度0.01～0.02mm。
[0013]步骤2）所述多道次沉积的每单道次沉积厚度0.01~0.02mm。
[0014]当涂层厚度每沉积0.08～0.10mm时，需检测涂层是否含有夹杂。
[0015]步骤2）所述涂层的硬度800~1000HV
0.3
，孔隙率≤1%，结合强度≥70Mpa。
[0016]步骤2）所述涂层在喷涂过程中温度控制≤100℃。
[0017]步骤2）所述Stellite 20合金粉末各组分的百分含量为：2.3≤C≤2.5 wt%，31≤Cr≤34 wt%，0≤Fe≤3 wt%，0≤Mn≤0.5 wt%，0≤Mo≤1 wt%，0≤Ni≤3 wt%，0≤P≤0.03 wt%，0≤S≤0.03 wt%，0≤Si≤1 wt%，16≤W≤18 wt%，余量为Co ；粉末颗粒平均粒度25~40um。
[0018]本专利技术的有益效果是：1.喷涂前通过检测、控制工件预加工的尺寸公差和形位公差，保证工件各个方向上在喷涂过程中沉积的涂层厚度的均匀性，以保证工件各个方向上涂层与基材的结合力的一致性；涂层的厚度为0.25～0.35mm，过厚，增加后续研磨的加工时间；过薄，需要返工重新喷涂，增加生产成本。
[0019]2. 本专利技术所述方法，极大程度消除了Stellite 20合金粉末喷涂过程中涂层中可能含有的氧化物夹杂，降低了涂层内部应力集中的风险（由于本申请所述涂层用于阀门等领域，需要承受一定的介质压力，因此涂层与基材的结合强度要≥70MPa，才能保证使用过程中，涂层不会因承受不住挤压而脱落），确保涂层与基材的结合强度≥70MPa，达到ASTM C633标准。
[0020]3. 本专利技术方法，合金粉末在喷涂过程中达到充分熔融或半融状态，粉末粒子充分铺展开来，制备的Stellite 20合金涂层金相组织均匀、致密，使涂层硬度达到了800~1000HV
0.3
，具有优异的耐磨性；同时，涂层孔隙率降低到1%以下，极大地提高涂层的耐腐蚀性。
附图说明
[0021]图1为涂层截面显微硬度分布图；图2为Stellite 20涂层的结合强度断口形貌图；图3为stellite20涂层在不同溶液中的腐蚀形貌；其中，（a）为Stellite20在2%HCl溶液中的腐蚀形貌；（b）为Stellite20在10%NaOH溶液中的腐蚀形貌；（c）为Stellite20在5%NaCl溶液中的腐蚀形貌；（d）为Stellite20在5%H2SO4溶液中的腐蚀形貌；
图4为Stellite 20合金涂层截面形貌。
具体实施方式
[0022]1. Stellite 20合金粉末（购买于肯纳司太立金属（上海）有限公司）：所述合金粉末成分：2.3≤C≤2.5 wt%，31≤Cr≤34 wt%，0≤Fe≤3 wt%，0≤Mn≤0.5 wt%，0≤Mo≤1 wt%，0≤Ni≤3 wt%，0≤P≤0.03 wt%，0≤S≤0.03 wt%，0≤Si≤1 wt%，16≤W≤18 wt%，余量为Co ；粉末颗粒平均粒度25~40um。
[0023]2.工件预加工尺寸检测：取工件，用千分尺对工件预加工尺寸进行检测并记录本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在工件表面喷涂Stellite 20合金的方法，其特征在于，有以下步骤：1）表面处理检测加工工件尺寸，清洗，工件表面喷砂粗化，使工件表面的粗糙度为Ra 10～13um；2）喷涂工件表面预热至70～90℃，采用超音速喷涂设备将Stellite 20合金粉末喷涂在工件表面，多道次沉积涂层，使涂层厚度0.25～0.35mm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用喷砂设备喷砂粗化，喷砂的空气压力为0.7～0.8MPa，喷嘴到工件表面的距离为280～300mm，喷嘴与工件表面的法向夹角为20～25
°
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：喷砂设备每60分钟进行一次排污，并且其压缩空气需洁净、干燥、无油。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述喷涂的氧气流量1800～1850L/min，煤油流量5.5～7.5L/min，冷却气体流量9～11m3/min，喷涂距离360～380mm，送粉量700～725mm/s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志强，徐健，郝娇山，蒋永兵，段大军，尚洪宝，
申请(专利权)人：重庆川仪调节阀有限公司，
类型：发明
国别省市：