專利名稱：：一種添加碳化硼的高硬度耐沖蝕粉芯絲材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種金屬材料表面用耐沖蝕電弧噴涂粉芯絲材，屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域。本發(fā)明粉芯絲材主要應(yīng)用于電站循環(huán)流化床鍋爐管道的防護與修復(fù)。
背景技術(shù)：
：循環(huán)流化床鍋爐大量使用含灰量高的劣質(zhì)煤，使鍋爐管道處于高溫、飛灰、碌"匕、熔渣等惡劣環(huán)境中，所產(chǎn)生的煙氣中含有大量硬質(zhì)飛灰顆粒，這些飛灰顆粒隨著煙氣一道沖刷受熱面管道時，4吏管壁減薄甚至"爆管"，造成泄露，嚴重影響電站運行的安全性和經(jīng)濟效益。更換管道成本太高，通過熱噴涂涂層對管道進行防護，不僅可以延長管道壽命，而且也大大降低了管道維護的費用。其中，電弧噴涂制備耐沖蝕磨損涂層技術(shù)以其低成本和易于現(xiàn)場施工等優(yōu)點而成為廣泛使用的熱噴涂技術(shù)。但是目前市場上的電弧噴涂絲材難以達到循環(huán)流化床鍋爐受熱面防沖蝕磨損的要求，其制備的涂層有的硬度高，但脆性大，容易大塊剝落；有的具有較好的塑性和韌性，但是硬度低，在沖蝕磨損下涂層容易流失，效果均不理想。因此，有必要開發(fā)一種同時具有高硬度和良好塑性的涂層，滿足循環(huán)流化床鍋爐的防沖蝕磨損要求，延長涂層壽命，提高經(jīng)濟效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種添加碳化硼陶瓷的高硬度耐沖蝕磨損粉芯絲材，解決循環(huán)流化床鍋爐管道的沖蝕磨損問題。本發(fā)明所提供的添加碳化硼的高硬度耐沖蝕粉芯絲材的粉芯的成分及其質(zhì)量百分含量如下B4C:10~30%、Cr3C2:18~30%、硼4失10~20°/"高碳4各4夾0~13%、鋁0~5%、金屬4各15-25%、金屬鎳5~15%,稀土0~4%。本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有的粉芯絲材制備技術(shù)，包括以下步驟將10x0.3mm的304L不銹鋼帶軋成U型，再向U型槽中添加上述粉芯成分，填充率為30~35%。將U型槽合口，使粉芯成分包裹其中，通過拉絲模逐級拉拔、減徑，最終使直徑達到2.Omm。采用電弧噴涂方法將本發(fā)明的粉芯絲材制備成涂層時，各組分的作用如下B4C:生成高硬度的Cr2B3、Fe2B和Fe7C3等硬質(zhì)相，提高涂層硬度和耐沖蝕性能。Cr3C2:生成Cr2B3和Fe7C3等硬質(zhì)相，提高涂層石更度、耐蝕性和耐沖蝕磨損性能。硼鐵生成高硬度的Cr2B3和Fe2B等硬質(zhì)相，提高涂層硬度和耐沖蝕磨損性能。高碳鉻鐵提高涂層耐蝕性和抗氧化性，生成高硬度的Cr2B3和Fe7C3等硬質(zhì)相，提高涂層硬度和耐沖蝕磨損性能。金屬鉻提高涂層耐蝕性和抗氧化性，生成高硬度的Cr2B3等硬質(zhì)相，提高涂層硬度和耐沖蝕磨損性能。金屬鎳提高涂層耐蝕性和抗氧化性，增加涂層的結(jié)合強度。金屬鋁提高涂層耐蝕性和抗氧化性，增加涂層的結(jié)合強度。稀土提高涂層耐沖蝕磨損性能，增加涂層的結(jié)合強度。采用電弧噴涂方法將本發(fā)明所提供的添加碳化硼的粉芯絲材制備成涂層時，涂層中含有較多的硼化物和碳化物硬質(zhì)相，硬質(zhì)相彌散分布在涂層中，使涂層具有較好塑的性和韌性的同時，硬度大幅度提高，提高了涂層的耐磨耐沖蝕性能。圖1、采用實施例1-5中的粉芯絲材制備的涂層在650。C時30°和90°攻角下的單位面積失重量。圖2、采用實施例3中的粉芯絲材制備的涂層的XRD圖。具體實施例方式實施例l-5將10x0.3mm的304L不銹鋼帶軋成U型，再向U型槽中添加粉芯成分，將U型槽合口，使粉芯成分包裹其中，通過拉絲模逐級拉拔、減徑，最終使直徑達到2.Oram,所得粉芯絲材的填充率和粉芯的成分及其質(zhì)量百分含量如表1中所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表l實施例1-5中制備的粉芯絲材的填充率和粉芯的成分及質(zhì)量百分含量采用電弧噴涂方法將實施例1-5中得到的粉芯絲材制成涂層，噴涂工藝參數(shù)為噴涂電流150180A，噴涂電壓2832V,噴涂氣體壓力0.5~0.6MPa，噴涂距離150~180mm。并測定涂層的顯樣"更度和耐高溫沖蝕磨損性能。1)涂層的顯樣t硬度采用HXD-1000數(shù)字式顯微硬度計，載荷為100g,加載時間15s，在涂層橫截面取十點打硬度，取其平均值。平均硬度值見表2中。由表2可知涂層的石更度高，平均HV(u〉1200。由圖2可知涂層硬度高的原因主要是涂層中彌散分布了較多的Cr2B3、Fe2B和Fe7C3等硬質(zhì)相。2)涂層的耐高溫沖蝕磨損性能在尺寸為25x10x2mm的304L基體上噴涂，涂層厚度0.6~0.8mm,采用專利申請200910077010.4中公開的高溫沖蝕磨損測試裝置進行沖蝕實驗，相同實驗條件下取三個試樣失重量的平均值。實驗參數(shù)如下溫度650°C，沖蝕角度30°和90,送砂量300g/min,速度80m/s，沖蝕時間5min,砂粒為16目的棕剛玉。在實驗前后，將試樣放入盛有丙酮溶液的燒杯，用超聲波清洗，通過沖蝕前后單位面積的失重量評價涂層的耐沖蝕磨損性能，并與工程中常用的Cf3C2型涂層的耐沖蝕磨損性能進行對比，其結(jié)果如圖l所示。以"3(:2型涂層的失重量與采用實施例中的粉芯絲材制成的涂層的失重量之比作為該配方的相對耐沖蝕磨損性，相對耐沖蝕性s=^||||||。相對耐沖蝕性見附表3。采用實施實施例涂層失重量例中的粉芯絲材制成的涂層在30。沖蝕角時的相對耐沖蝕性是Cr3C2型涂層的1.6~3.5倍，90。沖蝕角時相對耐沖蝕性是Cr3C2型涂層的2.6~4.2倍。說明在較小沖蝕角和較大沖蝕角下，采用本發(fā)明的粉芯絲材制成的涂層的耐沖蝕性能均比CrA型涂層好。6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2采用實施例1-5中的粉芯絲材制成的涂層的平均維氏硬度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3采用實施例1-5中的粉芯絲材制成的涂層的相對耐沖蝕性權(quán)利要求1、一種添加碳化硼的高硬度耐沖蝕粉芯絲材，其特征在于，所述的粉芯絲材的粉芯的成分及其質(zhì)量百分含量如下B4C10～30％、Cr3C218～30％、硼鐵10～20％、高碳鉻鐵0～13％、鋁0～5％、金屬鉻15～25％、金屬鎳5～15％，稀土0～4％。全文摘要本發(fā)明屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的添加碳化硼的高硬度耐沖蝕粉芯絲材的粉芯的成分質(zhì)量百分含量范圍如下B₄C10～30％、Cr₃C₂18～30％、硼鐵10～20％、高碳鉻鐵0～13％、鋁0～5％、金屬鉻15～25％、金屬鎳5～15％，稀土0～4％。采用電弧噴涂方法將本發(fā)明所提供的添加碳化硼的粉芯絲材制備成涂層時，涂層的硬度高，平均HV_0.1＞1200，耐沖蝕性能好。文檔編號C23C4/06GK101597736SQ200910088529公開日2009年12月9日申請日期2009年7月3日優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日發(fā)明者紅李,輝李,李國棟,明高,琪魏申請人:北京工業(yè)大學(xué)