一种制造技术

本申请涉及核工程装备技术领域，主要涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种Cr3C2/25NiCr耐磨涂层及其制备方法


[0001]本申请涉及核工程装备
，主要涉及一种
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层及其制备方法
。

技术介绍

[0002]热套管属于反应堆控制棒驱动机构的一个组件，安装在驱动机构的管座上方且与管座径向间隙配合，轴向与管座接触且无约束限制；在机组工况运行时，由于流致振动会导致热套管与管座支撑结构之间存在异常磨损情况，该磨损会在管座上部端头锥形凹面与热套管上端法兰结合处延伸，进而导致隔热套高度位置下降，直至上端法兰全部磨损干净，届时整根热套管会坠落，残留的环形法兰也会成为异物，严重时会出现卡棒事故，也就是反应堆内的控制棒无法上下移动调整位置
。
[0003]在核电行业，现在的核电站针对该问题的修正方案一般是直接拆除旧的，重新更换新的控制棒驱动线
。
而更换新的热套管工期长，更换后的驱动线放射性强，还需要对更换后的驱动线进行单独保存和处理
。
而通过在热套管摩擦处制备耐磨涂层可以缓解热套管的磨损失效问题，但是在使用传统热喷涂技术制备的耐磨涂层存在较高的孔隙率及较低的结合强度，涂层整体性能不佳，所制备的耐磨涂层无法满足在航天及航空
、
核工业
、
超临界石油化工装备等行业中大量使用
。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层及其制备方法，旨在解决现有通过传统热喷涂技术制备的功能性涂层存在较高的孔隙率和较低的结合程度的问题
。
[0006]本申请的技术方案如下：本申请提供一种
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其中，包括以下步骤：采用爆炸喷涂，在基材的表面处制备
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层；所述爆炸喷涂中燃料气体为丙烷，助燃气体为氧气，送粉气体为氢气
。
[0007]本申请将氢气作为送粉气体，氢气在将喷涂材料送入燃烧室后，部分氢气还与丙烷燃气混合与氧气反应爆炸，有利于提供高能量的热源，使得喷涂材料的熔化和汽化更加充分，促使喷涂材料迅速熔融并保证喷涂材料熔滴的扁平化铺展能力，在冷却凝固后可以提高耐磨涂层的附着力和均匀性，进而得到硬度高并致密的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层
。
[0008]进一步地，所述送粉气体的流量为
20
‑
40L/min。
送粉气体流量为
20
‑
40L/min
可以保证喷涂材料有效送入燃烧室进行熔融
。
[0009]进一步地，所述燃料气体的流量为
20
‑
40L/min
；所述助燃气体的流量为
40
‑
50L/min。
在本申请中，通过调整燃料气体和助燃气体的流量可以将爆炸中心处的实际氧燃比控制在
2.0
‑
2.5
之间，在该氧燃比下丙烷不完全燃烧，配合氢气的还原性能够保证爆炸喷涂在
接近纯还原氛围下进行，可以防止碳化物喷涂材料发生脱碳分解或氧化，减少杂质的产生，保持喷涂材料的原始性质，减少对涂层耐磨性能的不利影响，还能使喷涂过程中的爆炸火焰更加均匀，从而得到更加均匀和致密的涂层结构，提高涂层的质量
。
[0010]进一步地，所述爆炸喷涂中的喷涂距离为
250
‑
350mm
，喷涂角度为
90
°
，喷涂速度为4‑
5mm/s。
[0011]进一步地，所述爆炸喷涂中的喷枪出口段的材质为氮化硅
。
有利于生成的水蒸气迅速逸散，减少对喷涂材料熔滴的影响，保证喷涂形成的涂层形态良好
。
[0012]进一步地，所述基材为
Z2CN19
‑
10
控氮奥氏体不锈钢或因科镍
718
合金中的一种
。
[0013]进一步地，在所述爆炸喷涂之前对所述基材进行预处理，所述基材预处理为喷砂
、
化学清洁和机械研磨中的一种或者两种以上；所述喷砂的喷料为氧化铝砂，所述氧化铝砂的粒径为
100
µ
m
；所述化学清洁在超声下进行，所述化学清洁的试剂为丙酮
。
[0014]进一步地，所述
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层在制备后还经过后处理，所述后处理为研磨
、
机加工或抛光中的一种；所述后处理完成后还经过检查，所述检查为目测
、
测厚仪检测和表面粗糙仪检测中的一种或两种以上
。
[0015]本申请还提供一种采用如上所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法制备的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层，其中，所述
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的厚度为
250
‑
350
µ
m
，维氏硬度为
600
‑
1000HV
，断裂韧性为4‑
8 MPa
×
m
1/2
，孔隙率
≤5%。
[0016]进一步地，所述
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的表面粗糙度
Ra
范围为
0.8
‑
3.2
µ
m。
[0017]有益效果：本申请采用氢气作为送粉气体，氢气的密度较低，可以在较低压力下输送大量用于爆炸喷涂的涂料粉末，并且氢气具有较高的热导率，有利于在爆炸喷涂过程中更快地传导热量，提高喷涂效率和降低能耗
。
同时，氢气可以产生还原气氛，有利于降低涂层氧化，喷涂材料不易发生脱碳分解并降低涂层中硬质相的性质变化，可以保证涂层的耐磨性能
。
氢气还具有较高的燃烧速率，可以在较短时间内产生大量的热量，在作为送粉气体将喷涂材料送入燃烧室后，部分氢气作为燃料气体参与爆炸喷涂过程，有利于在喷涂过程中快速加热粉末，可以提高涂层的附着力和均匀性，所制得的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层具有较高的致密性和硬度
。
[0018]本申请所提供的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法工艺可控，可以制备大尺寸
、
复杂的零件表面涂层，在零部件表面耐磨损方面具有重要的应用前景，通过该方法在核电反应堆控制板驱动机构的热套管上制备的综合性能好的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层，可以有效避免由于流致振动导致的热套管磨损乃至失效的安全问题，使用寿命平均提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用爆炸喷涂，在基材的表面处制备
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层；所述爆炸喷涂中燃料气体为丙烷，助燃气体为氧气，送粉气体为氢气
。2.
根据权利要求1所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述送粉气体的流量为
20
‑
40L/min。3.
根据权利要求2所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述燃料气体的流量为
20
‑
40L/min
；所述助燃气体的流量为
40
‑
50L/min。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述爆炸喷涂中的喷涂距离为
250
‑
350mm
，喷涂角度为
90
°
，喷涂速度为4‑
5mm/s。5.
根据权利要求4所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述爆炸喷涂中的喷枪出口段的材质为氮化硅
。6.
根据权利要求1所述的
Cr3C2/25NiCr
耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述基材为
Z2CN19
‑
10
控氮奥氏体不锈钢或因科镍
718
合金中的一种
。7.
根据权利要求1所述的
Cr3C2/25NiCr

【专利技术属性】
技术研发人员：盛选禹，姚志猛，柯春鹏，郭煜晨，李小磊，伍德民，
申请(专利权)人：超滑科技佛山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：