一種Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材的制作方法

專利名稱：一種Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材的制作方法
技術領域：
本發明涉及涉及金屬表面改性領域，尤其涉及一種用于金屬材料表面抗沖 蝕磨損的電弧噴涂粉芯絲材。
背景技術：
火力發電廠燃煤鍋爐"四管"(水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器管)受到 飛灰的高溫沖蝕磨損而產生管壁減薄，管內的高壓會導致減薄處破裂，由此常 常出現"爆管"現象。我國100MW以上機組由于"爆管"而造成的停機搶修時 間約占整個機組非計劃停用時間的40%，鍋爐爆管泄漏事故占全部發電事故的 50%以上，每年由此造成的直接經濟損失和間接經濟損失超過100億元。傳統的 加防磨瓦和導流板的方法效果不佳，改變結構或直接更換管子，成本太高而難 以實現，常見的Ni基、Co基合金噴涂方法，成本較高且不適合于大面積應用。
上世紀80年代以來，Fe-Mn系高錳奧氏體鋼得到了深入的研究，已研制出 少節鎳、無鎳不銹鋼、低溫合金鋼和Fe-Mn系高錳奧氏體鋼焊絲、焊條。同時 對Fe-Mn-Cr系鋼的機械性能、耐蝕性和抗高溫氧化性也進行了較為系統的研究 和推廣應用，但是Fe-Mn-Cr系高錳奧氏體鋼替代Ni基和Ni-Cr奧氏體鋼應用 于熱噴涂材料上尚未見專利及文獻報道。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種涂層成本低、結合強度 較高、耐高溫、沖蝕性能好的Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下 一種Fe-Mn-Cr系電弧噴涂 粉芯絲材，它主要由外包層和粉芯組成；其中，所述外包層為低碳鋼帶或不銹 鋼帶；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、FeSi粉、Al粉、Cr:;G粉和Ni粉組成；它 們重量百分比分別為Mn粉40-60%、 Cr粉8-12%、 FeSi粉2-3%、 Al粉6-8
3%、 Cn,C」粉15-25%，余量為Ni粉。
本發明與背景技術相比，具有的有益的效果是，使用本發明在經過噴砂粗 化后的金屬基體上按照現有技術中的電弧噴涂的工藝參數進行噴涂，得到的電 弧噴涂涂層硬度HV》500，抗高溫沖蝕性能好，結合強度較高；采用電弧噴涂技 術在燃煤鍋爐管道上噴涂本發明絲材成本較低。本發明絲材還可廣泛地應用于 化工設備零件防磨防腐、機械零件磨損修復等。推廣應用必將帶來重大的經濟 效益，具有重要的現實意義。
具體實施例方式
一、本發明He-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材的組成外包層為低碳鋼帶、不 銹鋼帶中的任何一種；粉芯成分重量百分比含量范圍如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 40-60
Cr粉 8-12
FeSi粉 2-3
Al粉 6-8
Cr:A:粉 15-25
Ni粉 余量
二、本發明Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材的制備方法
1、 將厚度為0.2-0.5mm的外皮材料裁成10-14ram的帶材，經包絲機的三組滾壓 輪逐步壓成U型，將本發明粉芯粉末通過包絲機加粉器自動加入到U型帶中；
2、 經過包絲機的六組滾壓輪將U帶上口逐步合攏并壓實，使芯粉包裹其中，然 后經過拉絲機的拉拔、減徑。最后得到直徑為2 3mm，芯粉填充率為3 0 4 5 %的成型絲材。
F面根據具體實施例詳細說明本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。
實施例1:
外包層選用寬10mm，厚0.2咖的低碳鋼帶，制成2. Omm的粉芯絲材，粉 芯填充率為40%。粉芯的組分及其重量百分比如下 組分 重量百分比(％)
Mn粉 50Cr粉 10
FeSi粉 2
Al粉 7
Cr:,C2粉 20
Ni粉 余量
按上述規范制成的粉芯絲材經電弧噴涂于20鋼基體工件上形成的噴涂層具 有以下特征效果
1、 涂層成本低。
2、 結合強度^24MPa。
3、 涂層表面硬度抓>500。
4、 良好的抗高溫沖蝕性能，主要適用于燃煤電廠鍋爐水冷壁、省煤器管的 防高溫沖蝕磨損。
實施例2:
外包層選用寬12mm，厚O. 3咖的304L不銹鋼帶，制成C2. 5ram的粉芯絲材， 粉芯填充率為42%。粉芯的組分及其重量百分比如下
組分 重量百分比(％)
Mn粉 40
Cr粉 12
FeSi粉 3
Al粉 6
Cr:A粉 25
Ni粉 余量
按上述規范制成的粉芯絲材經電弧噴涂于12CrlMoV鋼基體工件上形成的噴
涂層具有以下特征效果
1、 涂層成本低。
2、 結合強度30MPa以上。
3、 涂層表面硬度HV〉550。
4、 良好的抗高溫腐蝕和沖蝕磨損性能，主要適用于燃煤電廠鍋爐低溫過熱 器、低溫再熱器管的防高溫腐蝕和沖蝕磨損。
實施例3:
外包層選用寬14咖，厚0. 5咖的316L不銹鋼帶，制成< 3. Omm的粉芯絲材， 粉芯填充率為45%。粉芯的組分及其重量百分比如下組分 重量百分比(％)
Mn粉 60
Cr粉 8
FeSi粉 3
Al粉 8
Cjt:A粉 15
Ni粉 余量
按上述規范制成的粉芯絲材經電弧噴涂于12Cr2MoWVTiB鋼基體工件上形成 的噴涂層具有以下特征效果
1、 涂層成本低。
2、 結合強度26MPa以十.。
3、 涂層表面硬度HV〉500。
4、 有較好的抗高溫氧化和腐蝕性能以及良好的抗高溫沖蝕性能，主要適用 于燃煤電廠鍋爐高溫過熱器、高溫再熱器管的防高溫腐蝕和沖蝕磨損。
上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的 精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發
明的保護范圍。
權利要求
1. 一種Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材，其特征在于，它主要由外包層和粉芯組成。其中，所述外包層為低碳鋼帶或不銹鋼帶。所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、FeSi粉、Al粉、Cr3C2粉和Ni粉組成。它們的重量百分比分別為Mn粉40-60％、Cr粉8-12％、FeSi粉2-3％、Al粉6-8％、Cr3C2粉15-25％，余量為Ni粉。
2. 根據權利要求1所述的Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材，其特征在于，所述外包層為低碳鋼帶；所述粉芯的成分的重量百分比分別為Mn粉50X、 Cr粉10X、FeSi粉2X、 A1粉7X、 &3(]2粉20%、附粉11%。
3. 根據權利要求l所述的Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材，其特征在于，所述外包層為不銹鋼帶；所述粉芯粉芯的成分的重量百分比分別為Mn粉40X、 Cr粉12%、 FeSi粉3X、 A1粉6X、 Cr:d25%、 Ni粉14。丄
4. 根據權利要求1所述的Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材，其特征在于，所述外包層為不銹鋼帶；所述粉芯粉芯的成分的重量百分比分別為Mn粉60%、 Cr粉8%、 FeSi粉3X、 A1粉8X、 &3(:2粉15%、 Ni粉6X。
全文摘要
本發明公開了一種Fe-Mn-Cr系電弧噴涂粉芯絲材，它主要由外包層和粉芯組成；其中，所述外包層為低碳鋼帶或不銹鋼帶；所述粉芯主要由Mn粉、Cr粉、FeSi粉、Al粉、Cr₃C₂粉和Ni粉組成；它們的重量百分比分別為Mn粉40-60％、Cr粉8-12％、FeSi粉2-3％、Al粉6-8％、Cr₃C₂粉15-25％，余量為Ni粉。使用本發明在經過噴砂粗化后的金屬基體上按照現有技術中的電弧噴涂的工藝參數進行噴涂，得到的電弧噴涂涂層硬度HV≥500，抗高溫沖蝕性能好，結合強度較高；采用電弧噴涂技術在燃煤鍋爐管道上噴涂本發明絲材成本較低。本發明絲材還可廣泛地應用于化工設備零件防磨防腐、機械零件磨損修復等。推廣應用必將帶來重大的經濟效益，具有重要的現實意義。
文檔編號C23C4/04GK101457334SQ200810062730
公開日2009年6月17日 申請日期2008年7月1日 優先權日2008年7月1日
發明者劉少光, 羅來馬, 劍 酈 申請人:浙江大學;溫州科得力新特材料有限公司