一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107299310A(43)申请公布日2017.10.27(21)申请号201710119471.8(22)申请日2017.02.28(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市大学南路88号(72)发明人张超刘黎明吴庆丹肖金坤(74)专利代理机构南京中新达专利代理有限公司32226代理人孙鸥朱杰(51)Int.Cl.C23C4/134(2016.01)C23C4/10(2016.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法(57)摘要本发明涉及一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法。本发明对水泵叶轮表面用丙酮进行超声清洗并干燥，对水泵叶轮表面用棕刚玉进行喷砂粗化处理，对基体表面进行预热处理，在水泵叶轮基体表面喷涂陶瓷粉末，制得耐磨耐蚀陶瓷涂层，叶轮表面陶瓷涂层分多次喷涂获得。本发明克服了激光表面改性、热喷涂、化学镀和电镀各自存在的缺陷。本发明具有可显著延长水泵的使用周期，水泵叶轮表面耐磨损、抗汽蚀的要求，工件多次循环使用，工艺简单可行，生产效率高，自动化程度高，符合可持续发展战略，具有市场经济效益。CN107299310ACN107299310A权利要求书1/1页1.一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)对水泵叶轮表面用丙酮进行超声清洗并干燥；(2)对于待强化的水泵叶轮表面用棕刚玉进行喷砂粗化处理；(3)将陶瓷粉末置于烘箱中干燥备用；(4)喷涂前利用喷枪焰流温度对基体表面进行预热处理，随后采用等离子喷涂工艺在预处理好的水泵叶轮基体表面喷涂陶瓷粉末，制备出具有高硬度的耐磨耐蚀陶瓷涂层；(5)叶轮表面陶瓷涂层厚度根据需要分多次喷涂获得；(6)将喷涂好的工件采用石棉包覆，置于空气中自然冷却。2.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水泵叶轮可以是铸铁叶轮、不锈钢叶轮、铝合金叶轮、黄铜叶轮等基体。3.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中棕刚玉粒度范围为16-24目，激活后的水泵叶轮表面粗糙度要求不低于Ra7.0。4.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中陶瓷粉末包括氧化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末、碳化物陶瓷粉末以及陶瓷基复合粉末等。5.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中基体预热温度为100-200℃，等离子喷涂工艺电流为300-700A，电压为30-80V，等离子生成气Ar流量为40-60L/min，H2流量为2-10L/min，送粉速度为20-80g/min，喷涂距离为80-150mm。6.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中陶瓷涂层的硬度可达HV800-1200。7.根据权利要求1所述的一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中涂层厚度为50-300μm。2CN107299310A说明书1/5页一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及工程与材料科学的表面涂层技术技术领域，特别涉及一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法。背景技术[0002]一直以来，水泵过流部件的汽蚀、磨损及其联合破坏是水泵运行、检修维护过程中的一个大问题。尤其是在多泥沙水系中运行的水泵，在泥沙磨损和空化的联合作用下，水泵叶轮的损坏速度远超于单一的冲蚀磨损和空化破坏。汽蚀磨损破坏缩短了水泵检修周期，造成了大量的人力、物力、财力的浪费。因此，如何有效的提高水泵过流部件(叶轮)的抗磨蚀破坏性能，延长水泵的大修期，确保水泵机组经济、安全、高效运行，是目前亟待解决的问题。[0003]气泡的形成、增长和溃灭以及造成的侵蚀过程称为汽蚀。水泵叶轮汽蚀的发生是由于入口附近低压区处的压力降低到液体饱和蒸汽压力，导致部分液体汽化所致。汽蚀造成的后果是严重的，它使水泵的流量、效率及扬程急剧下降，同时汽蚀还伴有噪音响声，引起机组和厂房的震动，造成不稳定运行。水泵的磨损破坏是指水流对泵的过流部件的冲刷和泥沙磨损破坏。磨损破坏主要发生在泵的叶轮与泵壳、叶轮与密封环间隙等处。磨损破坏同样会影响泵的性能，使泵的流量、扬程和效率降低，并引起机组的震动和不稳定运行。汽蚀和磨损这两者的联合作用是水泵实际运行过程中不可避免的问题。[0004]目前，采用激光表面改性、热喷涂、化学镀和电镀等方法对水泵叶轮表面进行改性，可以提高叶轮