一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法技术

本发明专利技术公开了一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，其包括下列步骤：S1、称取Inconel625镍基粉末、碳化钨粉末；S2、对上述粉末粒径进行筛选；S3、对粉末进行干燥，并对待熔覆工件表面进行处理形成待熔覆面；S4、将S3干燥后的Inconel625镍基粉末激光熔覆到上述的待熔覆面上，以形成Inconel625熔覆层，熔覆完成后进行精加工，得到激光熔覆工件；S5、将S3干燥后的碳化钨粉末超音速火焰喷涂到所述激光熔覆工件的待喷涂面上，以形成碳化钨陶瓷颗粒层；S6、喷涂完成后进行激光重熔。本发明专利技术在铜基材上制备出致密的陶瓷涂层，得到了铜基材同时应用多种技术手段获得极高的表面性能提升的相关数据。升的相关数据。

【技术实现步骤摘要】
一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法


[0001]本专利技术涉及纯铜材料表面强化
，特别涉及一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法。

技术介绍

[0002]材质为紫铜的高炉风口设备，在设备期间所面临的工况有如下：滴落在外圈表面的高温液滴，内圈高速喷出的煤粉，并且整个过程都在1000℃
‑
2000℃的高温环境中进行，在此工况下未强化工件的服役寿命会极大减小，因此如何提高铜材质工件的表面性能将是本研究的重点。
[0003]目前铜基材表面强化采用激光熔覆手段制备镍基高温涂层。镍基高温合金Inconel625是一种合金的牌号，密度为8.4g/cm3，熔点达到1260
‑
1320℃。实际生产中广泛应用于3D打印材料，其高温下的耐磨性能极佳。但是这种合金通常来说硬度都在250维氏硬度左右，单一的镍基高温合金应用对高炉风口的表面性能提升未能达到最佳水平。而碳化钨陶瓷颗粒虽然具有较高的熔点和较高的耐磨性，但直接应用于铜基材上具有技术难度，陶瓷涂层和纯铜基材的热膨胀系数差距太大。并且一般研究中，超音速火焰喷涂制备出来的陶瓷涂层也存在疏松容易脱落等问题。为了进一步提高铜基材强化后的性能，研究需要找到一种方法，将前面所述镍基高温合金和碳化钨强化涂层的特点以及对应的制备手段结合起来，保证强化后高炉风口能在高温磨损环境中长时间工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0006]本专利技术提供一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，其包括下列步骤：
[0007]S1、称取Inconel625镍基粉末、碳化钨粉末；
[0008]S2、对上述粉末粒径进行筛选；
[0009]S3、对粉末进行干燥，并对待熔覆工件表面进行处理形成待熔覆面；
[0010]S4、将S3干燥后的Inconel625镍基粉末激光熔覆到上述的待熔覆面上，以形成Inconel625熔覆层，熔覆完成后进行精加工，得到激光熔覆工件；
[0011]S5、将S3干燥后的碳化钨粉末超音速火焰喷涂到所述激光熔覆工件的待喷涂面上，以形成碳化钨陶瓷颗粒层；
[0012]S6、喷涂完成后进行激光重熔。
[0013]针对耐高温和耐磨性能提升问题，采用具有高熔点和高硬度的碳化钨颗粒作为表层主要相，利用Inconel625熔覆层作为过渡层可以有效解决碳化钨颗粒在铜基材上极难结合的问题，最后利用激光重熔提高陶瓷层致密性进一步优化其高温环境中的工作寿命，得
到强化高炉风口样件，硬度高、高温磨损性能优异，提高了使用性能、延长了使用寿命。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，S2中，所述Inconel625镍基粉末筛选的粒径范围为90
‑
150μm。
[0015]其中Inconel625镍基粉末粒径范围根据激光熔覆的送粉器的类型来进行调整，在本专利中所用的粒度范围内粉末具有较好的流动性能可以减少熔覆过程中堵粉现象的发生。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，S2中，所述碳化钨粉末的粒径范围为30
‑
50μm。
[0017]碳化钨粉末的粒径范围根据超音速火焰喷涂的送粉器的类型来进行调整，在本专利中所用的粒度范围内粉末具有较好的流动性能可以减少喷涂过程中由于粉末过粗导致的堵粉现象的发生。
[0018]作为上述技术方案的进一步改进，S2中，Inconel625镍基粉末和碳化钨粉末分别采用100目筛网和300目筛网。
[0019]采用100目筛网和300目筛网对强化粉末进行筛选，有效保证了所述强化粉末在送粉过程中的流畅性，有效防止了堵塞。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进，S3中，干燥的参数为120℃条件下干燥1h。
[0021]将筛选后的强化粉末干燥的参数设定为120℃条件下干燥0.5h，干燥效果好，干燥效率较高，对所述强化粉末无破坏性，有效防止了后续熔覆过程以及喷涂过程中出现较大的气孔和裂纹等缺陷，保证了最终产品的质量。
[0022]作为上述技术方案的进一步改进，S3中，对待熔覆工件表面处理的步骤为打磨氧化皮层处理、清洗、加热。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进，S4中，精加工为采用铣床对激光熔覆部位进行精加工。
[0024]作为上述技术方案的进一步改进，S6中，激光重熔后放置冷却再进行PT无损探伤。
[0025]作为上述技术方案的进一步改进，其中激光熔覆和激光重熔在同一设备上完成。减少设备使用，制备时候原有机器人行径编程可以基本保留，大大缩短工期。
[0026]作为上述技术方案的进一步改进，S3中，通过干燥炉进行干燥。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术为了有效提高铜材质高炉风口表面性能，采用Inconel625激光熔覆以及碳化钨超音速火焰喷涂后激光重熔处理的多技术手段结合来强化，针对表面性能提升问题，采用可以在纯铜基材上有效结合的镍基高温合金材料来做过渡层，同时利用碳化钨陶瓷颗粒的高熔点高耐磨性在表面喷涂一层高温耐磨层，对涂层的激光重熔使得涂层性能进行更进一步的提高。
具体实施方式
[0028]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，在本专利技术的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
[0029]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0030]本专利技术的针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法作出如下实施例：
[0031]针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法的具体步骤如下：
[0032]S1、称取Inconel625镍基粉末、碳化钨粉末，作为强化铜材质高炉风口的原料；
[0033]S2、对上述粉末粒径进行筛选，使之符合对应的工艺的粒径需求；
[0034]S3、对粉末进行干燥，并对待熔覆工件表面进行处理形成待熔覆面；
[0035]S4、将S3干燥后的Inconel625镍基粉末激光熔覆到上述的待熔覆面上，以形成Inconel625熔覆层，熔覆完成后进行精加工，得到激光熔覆工件；
[0036]S5、将S3干燥后的碳化钨粉末超音速火焰喷涂到所述激光熔覆工件的待喷涂面上，以形成碳化钨陶瓷颗粒层；
[0037]S6、喷涂完成后进行激光重熔。
[0038]在S2中，所述Inconel625镍基粉末筛选的粒径范围为90
‑
150μm，Inconel625镍基粉末粒径范围根据激光熔覆的送粉器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，其特征在于：其包括下列步骤：S1、称取Inconel625镍基粉末、碳化钨粉末；S2、对上述粉末粒径进行筛选；S3、对粉末进行干燥，并对待熔覆工件表面进行处理形成待熔覆面；S4、将S3干燥后的Inconel625镍基粉末激光熔覆到上述的待熔覆面上，以形成Inconel625熔覆层，熔覆完成后进行精加工，得到激光熔覆工件；S5、将S3干燥后的碳化钨粉末超音速火焰喷涂到所述激光熔覆工件的待喷涂面上，以形成碳化钨陶瓷颗粒层；S6、喷涂完成后进行激光重熔。2.根据权利要求1所述的一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，其特征在于：S2中，所述Inconel625镍基粉末筛选的粒径范围为90
‑
150μm。3.根据权利要求2所述的一种针对紫铜材质高炉风口表面的复合涂层制备方法，其特征在于：S2中，所述碳化钨粉末的粒径范围为30
‑
50μm。4.根据权利要求3所述的一种针对紫铜材质高炉风口表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奉涛，许泽林，彭世通，郭嘉楠，王帅普，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：