锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115852292A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211387905.XB22F9/02(2006.01)(22)申请日2022.11.08B22F1/065(2022.01)C23C14/48(2006.01)(71)申请人东莞城市学院C23C4/02(2006.01)地址523000广东省东莞市寮步镇文昌路1号申请人东莞理工学院(72)发明人张燕肖红飞宋雪晶卢晓瑜(74)专利代理机构东莞市中正知识产权事务所(普通合伙)44231专利代理师成伟(51)Int.Cl.C23C4/06(2016.01)C23C4/131(2016.01)B22F1/12(2022.01)B22F9/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法及应用，粉芯包括Ni、Cr、FeB、TiB2、石墨烯、α‑Al2O3、CeO2、Al粉末，并通过对粉末进行球磨、喷雾干燥，最终以纯铝带，轧成U形，再向U形槽中加入上述粉料；将U形槽合口，使粉芯包裹其中，经拉丝模，逐道拉拔、减径，最后控制直径为2.0～3.0mm得到铝基粉芯丝材。通过超音速电弧喷涂技术在锅炉水冷壁表面制备了防护涂层。所述防护涂层的孔隙率为0.1～0.3％、显微硬度为827～978HV0.2、结合强度为67.8～89.2MPa、失重量为35～50mg、氧化增重为6～10mg·cm‑2、冲蚀质量损失为0.15～0.35g。该防护涂层具有优异的耐腐蚀、耐冲蚀和耐高温氧化等性能，并且涂层结合强度高、孔隙率低，具有广泛的应用。CN115852292ACN115852292A权利要求书1/2页1.一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备粒径为40～80μm的Ni、Cr、FeB、TiB2、石墨烯、α‑Al2O3、CeO2、Al粉末，按照重量份20～30份、15～20份、5～10份、3～7份、3～7份、3～7份、1～2份、50～70份的配比，将上述粉末混合；(2)将上述粉末放入行星式球磨机中加入20～30份无水乙醇、在保护气氛下球磨2～3h，取出后加入30～40份去离子水、5～10份聚乙烯醇搅拌配置浆料，对浆料进行喷雾干燥、筛分得到粉料；(3)丝材外皮采用10×0.2mm纯铝带，轧成U形，再向U形槽中加入上述粉料；将U形槽合口，使粉芯包裹其中，经拉丝模，逐道拉拔、减径，最后控制直径为2.0～3.0mm得到铝基粉芯丝材。2.根据权利要求1所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，准备粒径为40～80μm的Ni、Cr、FeB、TiB2、石墨烯、α‑Al2O3、CeO2、Al粉末，按照重量份25份、18份、7份、5份、5份、5份、2份、60份的配比，将上述粉末混合。3.根据权利要求1～2任一项所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法，其特征在于：步骤(3)中粉料填充率为40～50％。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法，其特征在于：球磨过程采用氧化锆球，球料质量比为(3～2):1，球磨机转速为200～250r/min，保护气氛为氮气或氩气。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的制备方法，其特征在于：喷雾干燥工艺参数为：离心雾化器转速16000～20000r/min、进料温度25℃、干燥进口温度300～350℃、干燥出口温度100～120℃。6.一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对锅炉水冷壁进行打磨去除表面锈迹、污垢；(2)采用碱性除油剂对表面进行擦拭、并水洗、干燥；(3)喷砂处理：利用喷砂设备对表面喷砂处理，喷砂材料选择粒度为24目的一级棕刚玉，使得表面达到Sa3级；然而对表面进行超声波冲击处理；(4)预热：利用火焰喷枪将表面预热至150～200℃；(5)采用超音速电弧喷涂设备、铝基粉芯丝材作为电极，在表面形成0.5～1.0mm后的防护涂层；(6)碳离子注入处理：碳离子注入能量65～75keV，注入剂量为(1～5)×1016个/cm2。7.根据权利要求6所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的应用方法，其特征在于：还包括封孔处理：采用M型高温耐磨抗蚀封孔剂对防护涂层进行封孔。8.根据权利要求6～7任一项所述的一种锅炉水冷壁电弧喷涂用铝基粉芯丝材的应用方法，其特征在于：喷砂处理工艺参数为：压力0.5～0.7MPa、喷距160‑180mm、角度80～90°、Ra7.5～9.