一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料及其制備方法和應用技術

一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，該熱噴涂材料按照質量百分比，含有MoxBy60%～80%、Ni或Co10%～30%、Cr5%～20%、WmBn0%~5%，其中MoxBy為MoB或MoB2中的至少一種，WmBn為WB或WB2或W2B5中的至少一種。本發明專利技術通過獨特的原料選擇和配比，以及相應的工藝步驟和參數限定，制備出了一種在耐熱蝕、抗高溫滑動磨損、耐熔融金屬侵蝕等方面具有顯著優勢的硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，特別適合于垃圾焚燒爐以及熱鍍鋅生產線的沉沒輥、穩定輥、軸套等零部件的表面熱噴涂。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于表面工程及熱噴涂
，尤其涉及一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料的制備及應用。
技術介紹
在某些特殊的高溫或熔融金屬腐蝕的環境下工作的工件，表面往往要接受高溫金屬侵蝕、冷熱交替帶來的熱負荷、以及一些特殊摩擦等考驗，因此就需要一種特殊的涂層技術來滿足這些苛刻的要求。目前常用涂層有表面滲硼、HVOF噴涂WC-Co或Fe-Al、等離子噴涂陶瓷涂層等，以上解決方案雖可以起到一定的效果，但在嚴苛的環境下，涂層性能仍不能讓人滿意。例如表面滲硼涂層表面易裂導致防護失效，HVOF噴涂WC-Co涂層易剝落、且耐腐蝕性有限，等離子噴涂陶瓷涂層由于涂層的熱膨脹系數和基體相差較大，且機械強度不佳，涂層壽命也不長久。因此，制備一種致密的、且在耐熱蝕、抗高溫滑動磨損、耐熔融金屬侵蝕等方面均具有優異性能的涂層材料，來滿足特殊高溫或熔融金屬腐蝕的環境使用要求實為必要。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術通過獨特的原料選擇和配比，以及相應的工藝步驟和參數限定，制備出了一種在耐熱蝕、抗高溫滑動磨損、耐熔融金屬侵蝕等方面具有顯著優勢的硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，特別適合于垃圾焚燒爐以及熱鍍鋅生產線的沉沒輥、穩定輥、軸套等零部件的表面熱噴涂。本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，該熱噴涂材料按照質量百分比，含有MoxBy60%～80%、Ni或Co10%～30%、Cr5%～20%、WmBn0%~5%，其中MoxBy為MoB或MoB2中的至少一種，WmBn為WB或WB2或W2B5中的至少一種，其他雜質含量小于1%。其中，所采用的原料MoxBy粉末的粒度為1～6μm，Ni粉末的粒度為1～6μm，Co粉末的粒度為0.5～2μm，Cr粉末的粒度為0.5～6.5μm，WmBn粉末粒度為1~7μm。一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料的制備方法，采用了純水作為研磨介質，同時為改善成形性添加一定比例聚乙烯醇，包括如下步驟：步驟一、按照重量百分比，分別稱取MoxBy粉末60%～80%、Ni粉末或Co粉末10%～30%、Cr粉末5%～20%、WmBn粉末0%~5%，備用；步驟二、將步驟一稱取的物料加入到球磨機中，按照（2～4）:1的球料比，以純水作為研磨介質，純水的電導率不高于5us/cm，同時添加步驟一中原料總質量9%-16%的聚乙烯醇作為粘結劑，進行球磨12～96h；步驟三、對步驟二球磨后所得料漿進行噴霧造粒，之后，轉置于真空爐內，于1000～1400℃溫度下進行燒結0.5～4h；步驟四、將步驟三燒結后所得物料放入粉碎機中粉碎成粉末，之后，按照產品的粒度分布要求選擇合適目數的篩網進行篩分，即得熱噴涂涂層材料。所述步驟三中，真空爐內的真空度為-80～-100KPa。利用本專利技術的一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料進行基體材料上涂層噴涂的方法，包括對基體材料依次進行除油處理、噴砂處理和表面凈化處理的步驟；采用一種或多種涂層材料對基體材料進行打底的步驟；將噴涂材料置于150℃溫度下進行烘干處理60min的步驟；以及采用烘干后的噴涂材料對打底層表面進行熱噴涂的步驟。所述噴砂處理中的噴砂壓力為0.3MPa，噴砂后的表面粗糙度不小于2μm，不大于6μm。所述熱噴涂步驟所采用的噴涂方法為超音速火焰噴涂或等離子噴涂。本專利技術的一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料的應用，主要是應用于垃圾焚燒爐或熱鍍鋅爐部件的表面修復和強化處理。有益效果：1、本專利技術選用的含硼化合物MoxBy及WmBn均具有極高的硬度及優異的耐Zn、Al熔融腐蝕、抗熱震等性能。在涂層粉末材料的制備過程中涂層原料中添加的Ni、Co和Cr等金屬元素能夠擴散、滲透入難溶物MoxBy和WmBn的內部，并與MoxBy和WmBn發生復雜的生化反應，生成更多的含Mo、W、Co、Cr、Ni的硼化物，形成穩定的金屬鍵，從而進一步增強了涂層的耐熔融金屬腐蝕、抗熱震等性能。2、本專利技術在制備過程中同時添加一定比例的聚乙烯醇作為粘結劑，采用該粘結劑調整混合料漿的粘度，所制備的涂層材料粉末球形度極佳，流動性好，通過調整添加劑含量可以獲得不同松裝密度和流動性的粉末。3、本專利技術在制備涂層過程中，通過調整制備噴砂后的表面粗糙度不小于2μm，不大于6μm，來增強涂層與基體的機械咬合，且采用一種或多種涂層材料Ni-Cr或Co-Cr-Ni-WC打底，來減小涂層與基體間的熱膨脹系數差異，防止涂層剝落，從而獲得壽命長的涂層。采用本專利技術方法制作的涂層與常規的涂層相比，在耐熱蝕、抗高溫滑動磨損、耐熔融金屬侵蝕等方面具有顯著的優勢，其涂層的顯微硬度達到1100HV0.3以上，孔隙率低，特別適合于垃圾焚燒爐或熱鍍鋅生產線的沉沒輥、穩定輥、軸套等零部件的表面修復和強化處理。附圖說明圖1為本專利技術所制備的涂層材料的SEM電鏡圖像；圖2為本專利技術所制備的涂層材料熱噴涂成涂層后的截面金相形貌圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的技術方案做進一步詳細的闡述和說明。一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，該熱噴涂涂層材料按照質量百分比，含有MoxBy60%～80%、MoxBy為MoB或MoB2中的至少一種，Ni或Co10%～30%、Cr5%～20%、WmBn0%~5%，WmBn為WB或WB2或W2B5中的至少一種，其他雜質含量小于1%。該涂層材料的制作過程包括如下步驟：步驟一、按照重量百分比，分別稱取MoxBy粉末60%～80%、Ni粉或Co粉10%～30%、Cr粉5%～20%、WmBn粉末0%~5%進行混合，制得混合粉料，備用；步驟二、將步驟一制得的混合粉料加入到球磨機中，按照（2～4）:1的球料比，以純水作為研磨介質，并向混合粉料中加入其質量9%-16%的聚乙烯醇作為粘結劑，進行球磨12～96h；步驟三、對步驟二球磨后所得料漿進行噴霧造粒，之后，轉置于真空爐內，于1000～1400℃溫度下進行燒結0.5～4h；步驟四、將步驟三燒結后所得物料放入粉碎機中粉碎成粉末，之后，按照產品的粒度分布要求選擇合適目數的篩網進行篩分，即得熱噴涂涂層材料。這種涂層粉末具有優異的耐熔融金屬侵蝕、耐熱震和耐高溫磨損性能。利用該硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料進行基體材料上涂層噴涂的方法為：對基體材料依次進行除油處理、噴砂處理和表面凈化處理的步驟；采用一種或多種涂層材料對基體材料進行打底的步驟；將噴涂材料置于150℃溫度下進行烘干處理60min的步驟；以及采用烘干后的噴涂材料對打底層表面進行熱噴涂的步驟。其應用方法為：在基體材料上通過超音速火焰噴涂或等離子噴涂熱噴涂，即可獲得耐熔融金屬侵蝕、耐熱震和耐高溫磨損性能優異的涂層，尤其適用于垃圾焚燒爐及熱鍍鋅爐部件的修復與強化處理。實施例1：1）、按照MoB69%，MoB26%，Ni17%，Cr5%，WB1.5%、WB21.5%的重量百分配比配料，所用MoB、MoB2和WB、WB2原料平均粒度為4μm，Ni原料平均粒度為3μm，Cr原料平均粒度為3μm，并將物料放入球磨機中，按照4:1的球料比，以電導率為4us/cm的純水作為研磨介質，并向混合物料中加入占原料總質量16%的聚乙烯醇，進行球磨24h；之后，對所得料漿進行噴霧造粒，然后在真空條件下進行燒結，燒結真空度為-98KPa，燒結溫度為1400℃，燒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，其特征在于，該涂層材料中各組分的重量百分配比為：MoxBy?60%～80%、Ni或Co?10%～30%、Cr?5%～20%、WmBn0%~5%，其中，MoxBy為MoB或MoB2中的至少一種，WmBn為WB或WB2或W2B5中的至少一種。

【技術特征摘要】
1.一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料，其特征在于，該涂層材料中各組分的重量百分配比為：MoxBy60%～80%、Ni或Co10%～30%、Cr5%～20%、WmBn0%~5%，其中，MoxBy為MoB或MoB2中的至少一種，WmBn為WB或WB2或W2B5中的至少一種。2.根據權利要求1所述的一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、按照重量百分比，分別稱取MoxBy粉末60%～80%、Ni粉或Co粉10%～30%、Cr粉5%～20%、WmBn粉末0%~5%進行混合，制得混合粉料，備用；步驟二、將步驟一制得的混合粉料加入到球磨機中，按照（2～4）:1的球料比，以純水作為研磨介質，并向混合粉料中加入其質量9%-16%的聚乙烯醇作為粘結劑，進行球磨12～96h，制得料漿，備用；步驟三、對步驟二球磨后所得料漿進行噴霧造粒，之后，轉置于真空爐內，于1000～1400℃溫度下進行燒結0.5～4h；步驟四、將步驟三燒結后所得物料放入粉碎機中粉碎成粉末，之后，按照產品的粒度分布要求選擇合適目數的篩網進行篩分，即得熱噴涂涂層材料。3.根據權利要求2所述的一種硼化鉬陶瓷系熱噴涂涂層材料的制備方法，其特征在于：在步驟一中，所述MoxBy粉末的粒度為1～6μm，Ni粉的粒度為1～6μm，Co粉的粒度為0.5～2μm，Cr粉的粒度為0.5～6.5μm，WmBn粉末的粒度為1~7μm。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝屹峰，楊躍，劉寶剛，張國峰，孫志鵬，
申請(專利權)人：洛陽金鷺硬質合金工具有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41