一种耐磨耐腐蚀涂层原料及应用于钢管的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料烧结技术领域，具体涉及一种耐磨耐腐蚀涂层原料及应用于钢管的方法。
【背景技术】
[0002]传统的耐磨耐腐蚀复合涂层对于钢管的耐腐蚀效果在极端条件下不太理想，并且由于涂层的配方性质，其应用于钢管的方法常以离子喷涂、火焰喷涂和激光熔敷等方法制备，这些制备方法存在涂层结合力不够高、空隙率偏大或生产成本偏高等缺点，特别是在一些特殊场合操作难度大，生产废品率高，如管道内壁、发动机内壁等。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一在于解决现有耐腐蚀复合涂层对于钢管的耐腐蚀效果在极端条件下不太理想的问题，提供一种耐磨耐腐蚀涂层原料。
[0004]该耐磨耐腐蚀涂层原料，其组成为:30-50wt%的N1-Cr-B-Si粉末、40_65wt%的钨碳或钨铁或钨粉末、5-20wt %的C粉末。
[0005]具体的，上述N1-Cr-B-Si粉末是商业的雾化N1-Cr-B-Si粉末；所述(:粉末为炭黑粉末。
[0006]本发明的目的之二在于提供上述耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法，它包括如下步骤:
[0007](I)用环氧树脂加入无水酒精搅拌、混合均匀，制得粘结剂；
[0008](2)将N1-Cr-B-Si粉末、钨碳或钨铁或钨粉末、C粉末混合制成合金混合粉末，将合金混合粉末加入步骤(I)所得粘结剂中，搅拌、混合均匀，制成泥浆状的合金混合浆料；
[0009](3)将合金混合浆料均匀涂覆于钢管内壁上，并置于干燥箱中加热到80-120°C干燥 3-6h ;
[0010](4)将钢管随炉冷却至室温后，放入高真空烧结炉中200-400°C保温2-4h后，1200-1280°C保温2-4h，完成耐磨耐腐蚀涂层的涂覆。
[0011]具体的，步骤(I)所述粘结剂中，每一份粘结剂的环氧树脂含量为0.06-0.15g，无水酒精加入量为2-4ml。
[0012]具体的，步骤⑵所述合金混合粉末中，各组分的含量是:30-50wt %的N1-Cr-B-Si粉末、40-65wt%的钨碳或钨铁或钨粉末、5-20?七％的C粉末。
[0013]具体的，步骤(2)中，每一份粘结剂中加入的合金混合粉末重量为10-20g。
[0014]本发明采用冷喷涂和真空烧结复合技术的方法，可以得到组织均匀，性能均一，耐磨性、耐腐蚀性均高的W-N1-Cr-B-S1-C复合涂层，并应用于管道内壁，制得了一种耐磨耐腐蚀管。本发明W-N1-Cr-B-S1-C烧结管是于真空烧结炉中制得，不存在焊接、喷涂过程中的表面氧化、污染、涂层性能不均匀等问题，有效地提高了熔覆层的耐腐蚀性、耐磨性能。本发明由于是烧结制品，易于实现自动化生产，扩大了应用场合。
[0015]本发明与现有技术相比有如下明显区别:
[0016](I)与电弧堆焊相比，真空烧结制得的耐腐蚀耐磨管不存在焊接过程中的氧化、夹杂、性能不均匀等问题，避免了堆焊过程中的多道熔敷工序，而且烧结过程无烟尘、污染，相比焊接工艺更为环保。
[0017](2)与热喷涂相比较，真空烧结制得的耐腐蚀耐磨管，涂层与基体的结合强度更高，颗粒分布更加均匀，材料的孔隙率低，材料的利用率更高。
[0018](3)与激光熔覆方法相比，设备要求相对较低，生产效率更高，使用场合更加广泛。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0020]本发明实施例耐磨耐腐蚀涂层原料的配方为:
[0021]30-50wt %的N1-Cr-B-Si粉末、40_65wt %的钨碳粉末或钨铁粉末或钨粉、5-20wt%的C粉末。本发明将钨碳粉末或钨铁粉末或钨粉简称为W粉末。
[0022]其中，N1-Cr-B-Si粉末为商业的雾化N1-Cr-B-Si粉末，如WF372。C粉末来源优选为炭黑。
[0023]本发明耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法为:
[0024]步骤1:用环氧树脂加入无水酒精搅拌、混合均匀，制得试验所需粘结剂；其中每一份粘结剂中环氧树脂含量优选为0.06-0.15g，无水酒精加入量为2-4ml。
[0025]步骤2:制成N1-Cr-B-Si+钨碳或钨铁或钨粉+炭黑混合粉末，混合粉末中:(30-50)wt% N1-Cr-B-Si+ (40-65)wt% W+ (5-20)wt% Co 将混合粉末混入粘结剂中搅拌、混合均匀，制成泥浆状合金混合浆料；其中，每一份粘结剂加入的混合粉末重量为10_20g。
[0026]步骤3:将合金混合浆料均匀涂覆于钢管内壁上，钢管优选Q235钢管，并置于干燥箱中加热到80-120°C，干燥3-6h ;
[0027]步骤4:将钢管随炉冷却至室温后，放入高真空烧结炉中，200-400°C保温2_4h后，再1200-1280°C保温2-4h，完成耐磨耐腐蚀涂层的涂覆。
[0028]下面是具体实施例:
[0029]实施例1:
[0030]Q235钢管长度为30mm，直径为30mm，厚2mm。合金粉末10g，其中5wt % C，23wt %Cr, 1.5wt % B，1.5wt % Si，4wt % Ni，65wt % W，环氧树脂 0.06g 与无水酒精 2ml，搅拌、混合均匀，制成泥浆状合金混合浆料，后均匀涂覆于Q235钢管内壁上，合金混合粉涂覆厚度为3mm，干燥时间6h，干燥温度80 °C，放入高真空烧结炉中，200 °C保温4h后，再1200 °C保温4h。测得烧结制品涂层厚度0.85mm。用CS350电化学工作站进行电化学测试，腐蚀液为3.5wt% NaCl溶液，以lmV/s的速度进行扫描，腐蚀面积为1cm2，电位扫描区间为一 0.1?IVo测得腐蚀电流密度1。:6.34E 6A/cm2，腐蚀电位E。: — 0.391V。用HR-150洛氏硬度计测试硬度，采用多位多点测试方法，取7点的平均值作为测试结果。复合涂层的平均硬度为HRC62.7。采用MLS-23型湿砂橡胶式摩擦磨损试验机进行耐磨性试验。砝码为2.5kg，磨料为40?60目的石英砂，在砂浆比例为1.5kg石英砂配Ikg水的条件下，试样预磨100r后，再磨1000r，测得磨损失重为0.0132go
[0031]实施例2:
[0032]Q235钢管长度为30_，直径为50_，厚2_。合金粉末15g，其中15wt% C,23wt%Cr, 1.5wt% B，1.5wt% Si，14wt% Ni,45wt% W，环氧树脂 0.1g 与无水酒精 3ml，搅拌、混合均匀，制成泥浆状合金混合浆料，后均匀涂覆于Q235钢管内壁上，合金混合粉涂覆厚度为3.5mm，干燥时间3h，干燥温度120°C，放入高真空烧结炉中，400°C保温2h后，再1280°C保温2h0测得烧结制品涂层厚度1.06mm。按实施例1的方法测得，腐蚀电流密度1。:6.51E 6A/cm2，腐蚀电位E。: - 0.378V，复合涂层的平均硬度为HRC64.5，磨损失重为0.0121g。
[0033]实施例3:
[0034]Q235钢管长度为50_，直径为30_，厚2_。合金粉末20g，其中1wt % C，23wt %Cr, 1.5wt% B，1.5wt% Si, 24wt% Ni, 40wt% ff,环氧树脂 0.15g 和无水酒精 4ml。搅拌、混合均匀，制成泥浆状合金混合粉，后均匀涂覆于Q235钢管内壁上，合金混合粉涂覆厚度为3.5mm，干燥时间4h，干燥温度100°C，放入高真空烧结炉中，300°C保温3h后，再1250°C保温3h0测得烧结制品涂层厚度1.03mm。按实施例1的方法测得，腐蚀电流密度1。:6.44E 6A/cm2，腐蚀电位E。: - 0.369V，复合涂层的平均硬度为HRC66.3，磨损失重为0.0113g。
[0035]以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种耐磨耐腐蚀涂层原料，其特征在于组成为:30-50wt %的N1-Cr-B-Si粉末、40-65wt %的钨碳或钨铁或钨粉末、5-20wt %的C粉末。2.根据权利要求1所述耐磨耐腐蚀涂层原料，其特征在于:所述N1-Cr-B-Si粉末是商业的雾化N1-Cr-B-Si粉末；所述C粉末为炭黑粉末。3.一种如权利要求1所述耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)用环氧树脂加入无水酒精搅拌、混合均匀，制得粘结剂； (2)将N1-Cr-B-Si粉末、钨碳或钨铁或钨粉末、C粉末混合制成合金混合粉末，将合金混合粉末加入步骤(I)所得粘结剂中，搅拌、混合均匀，制成泥浆状的合金混合浆料； (3)将合金混合浆料均匀涂覆于钢管内壁上，并置于干燥箱中加热到80-120°C干燥3-6h ； (4)将钢管随炉冷却至室温后，放入高真空烧结炉中200-400°C保温2-4h后，1200-1280°C保温2-4h，完成耐磨耐腐蚀涂层的涂覆。4.根据权利要求3所述耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法，其特征在于:步骤(I)所述粘结剂中，每一份粘结剂的环氧树脂含量为0.06-0.15g，无水酒精加入量为2-4ml。5.根据权利要求3所述耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法，其特征在于:步骤(2)所述合金混合粉末中，各组分的含量是:30-50被％的N1-Cr-B-Si粉末、40_65wt %的钨碳或钨铁或钨粉末、5-20wt %的C粉末。6.根据权利要求3所述耐磨耐腐蚀涂层原料应用于钢管的方法，其特征在于:步骤(2)中，每一份粘结剂中加入的合金混合粉末重量为10-20g。
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨耐腐蚀涂层原料及应用于钢管的方法。本发明耐磨耐腐蚀涂层原料组成为：30-50wt％的Ni-Cr-B-Si粉末、40-65wt％的钨碳或钨铁或钨粉末、5-20wt％的C粉末。本发明用环氧树脂加入无水酒精搅拌、混合均匀制得粘结剂；将耐磨耐腐蚀涂层原料混合制成合金混合粉末，将合金混合粉末加入粘结剂中，搅拌、混合均匀制成泥浆状的合金混合浆料；将合金混合浆料均匀涂覆于钢管内壁上，并置于干燥箱中加热到80-120℃干燥3-6h；将钢管随炉冷却至室温后，放入高真空烧结炉中200-400℃保温2-4h后，1200-1280℃保温2-4h，完成耐磨耐腐蚀涂层的涂覆。本发明解决了现有耐腐蚀复合涂层对于钢管的耐腐蚀效果在极端条件下不太理想的问题。
【IPC分类】B22F1/00, C23C24/08
【公开号】CN105170973
【申请号】
【发明人】肖逸锋, 童时伟, 杨燕, 吴靓, 许艳飞, 钱锦文, 张明华
【申请人】湘潭大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月31日