一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无缝钢管穿孔芯棒顶端的表面保护涂层，尤其是涉及一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法。
【背景技术】
[0002]无缝钢管重量较轻、强度高，广泛应用于国民经济生产中。无缝钢管的生产已有一百多年的历史，生产方法不断改进，大致分为热乳和冷乳两种，而热乳制管约占总生产量的80?90%。穿孔道序是热乳生产的重要步骤，穿孔所用的芯棒则是该道序的必不可少的工具。由于国产穿孔芯棒顶端表面处理不佳，致使芯棒寿命较短。因此，历来优质的穿孔芯棒几乎全部从国外进口，大大增加了热乳无缝钢管生产的成本。
[0003]芯棒顶端穿孔时的工作温度较高约800?1000°C，在乳辊的作用下承受较高的压力，与坯料接触面间有较高的摩擦力。因此芯棒顶端的表面需耐高温氧化腐蚀、耐磨、强度较高。国产芯棒顶端的表面处理为表面开槽后氧化，此种方法得到的表面保护层寿命很短。传统方法对于提高金属表面抗高温氧化腐蚀且耐磨能力，多为喷涂高温合金或者金属基陶瓷复合物，抑或气相沉积陶瓷涂层，但是此种方法所用的粉体成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现:一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将待喷涂无缝钢管穿孔芯棒顶端的表面进行清理，除去钢材表面锈斑杂物，用乙醇、酒精或丙酮除去钢材表面油脂；
(2)用喷砂机，对已清理的钢材表面进行喷砂处理；
(3)将已喷砂的芯棒顶端固定于可旋转夹具上，对待喷涂表面进行预热，预热温度范围为150?280°C;预热后采用喷涂方法将云母氧化铁灰粉体材料喷涂至芯棒顶端待保护面。
[0006]步骤(2)所述的喷砂处理时所用的砂子材质为氧化铝或碳化硅砂子，其粒径为20目?60目。
[0007]步骤(3)所述的喷涂方法为高速火焰喷涂方法或气体等离子喷涂方法，云母氧化铁灰粉体材料的粒度为150?500目。
[0008]步骤(3)所述的喷涂为高速火焰喷涂方法或气体等离子喷涂方法，其中:高速火焰喷涂方法的工艺参数如下:
(1)氧气流量为:600?1000L/min；
(2)载气流量为:2X(4?10)L/min;
(3)燃料流量为:15?30L/h;
(4)燃烧室压力为:0.6?1.2MPa; (5)喷涂距离为:280?370mm;
(6)喷枪水平移动速度为:2.5?5mm/s;
(7)夹具旋转速度为:100?300rpm;
(8)喷涂层数为:20?500，每10遍间隔2min，再进行下一遍喷涂；
所述的气体等离子喷涂方法的工艺参数如下:
(1)氢气压力与流量为:10?I5MPa，10?20L/min；
(2)氩气压力与流量为:10?15MPa，60?120L/min;
(3)送粉速率为:20?60g/min;
(4)喷涂距离为:75?125mm;
(5)喷枪竖直移动速度为:300?600mm/s；
(6)夹具旋转速度为:100?300rpm;
(7)喷涂层数为:5?50，每5遍间隔2min，再进行下一遍喷涂；
(8)电流为:280?680A;
(9)电压为:90?160V。
[0009]本发明具有如下的积极效果:本发明根据无缝钢管穿孔芯棒顶端高温抗腐蚀保护、耐磨处理方法的不足，提供了一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法，此方法用高速火焰喷涂方法或者气体等离子喷涂法，在经过喷砂处理的穿孔芯棒顶端表面喷涂云母氧化铁灰以形成抗高温腐蚀、耐磨保护涂层;与现有技术相比，本发明方法所制备的涂层非常致密，能使无缝钢管穿孔芯棒顶端表面在高温条件下具有很好地抗腐蚀性。涂层与基体有良好的结合强度，且涂层制备成本较低。
【附图说明】
[0010]图1为芯棒顶端喷涂有保护涂层的扫描电镜图；
图2为800° C等温氧化I小时后的扫描电镜图；
图3为穿孔芯棒顶端基体与涂层的硬度数据。
[0011]图中1、基体2、涂层。
【具体实施方式】
[0012]—种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将待喷涂无缝钢管穿孔芯棒顶端的表面进行清理，除去钢材表面锈斑杂物，用乙醇、酒精或丙酮除去钢材表面油脂；
(2)用喷砂机，对已清理的钢材表面进行喷砂处理；
(3)将已喷砂的芯棒顶端固定于可旋转夹具上，对待喷涂表面进行预热，预热温度范围为150?280°C;预热后采用喷涂方法将云母氧化铁灰粉体材料喷涂至芯棒顶端待保护面。
[0013]步骤(2)所述的喷砂处理时所用的砂子材质为氧化铝或碳化硅砂子，其粒径为20目?60目。
[0014]步骤(3)所述的喷涂方法为高速火焰喷涂方法或气体等离子喷涂方法，云母氧化铁灰粉体材料的粒度为150?500目。
[0015]步骤(3)所述的喷涂为高速火焰喷涂方法或气体等离子喷涂方法，其中:高速火焰喷涂方法的工艺参数如下:
(1)氧气流量为:600?1000L/min；
(2)载气流量为:2X(4?10)L/min;
(3)燃料流量为:15?30L/h;
(4)燃烧室压力为:0.6?1.2MPa;
(5)喷涂距离为:280?370mm;
(6)喷枪水平移动速度为:2.5?5mm/s；
(7)夹具旋转速度为:100?300rpm;
(8)喷涂层数为:20?500，每10遍间隔2min，再进行下一遍喷涂；
所述的气体等离子喷涂方法的工艺参数如下:
(1)氢气压力与流量为:10?15MPa，10?20L/min;
(2)氩气压力与流量为:10?15MPa，60?120L/min;
(3)送粉速率为:20?60g/min；
(4)喷涂距离为:75?125mm;
(5)喷枪竖直移动速度为:300?600mm/s；
(6)夹具旋转速度为:100?300rpm;
(7)喷涂层数为:5?50，每5遍间隔2min，再进行下一遍喷涂；
(8)电流为:280?680A;
(9)电压为:90?160V。
[0016]实施实例I
第一步:选用圆锥面芯棒顶端作为基体材料，将待喷涂的表面进行清理，除去锈斑杂物，用丙酮除去表面油脂。
[0017]第二步:用喷砂机，对已清理的表面进行喷砂处理，砂子为30目的氧化铝，之后清除表面残留的砂子。
[0018]第三步:将已喷砂的芯棒顶端固定于夹具上，喷涂作业前，移动喷枪，并转动夹具，对待喷涂表面进行预热，预热温度为200° C。采用高速火焰喷涂的方法将云母氧化铁灰粉体喷涂至芯棒顶端待保护面，粉体的粒度为45目。喷涂工艺参数控制范围如下；
1)氧气流量为:800L/min；
2)载气流量为:2X8L/min;
3)燃料流量为:2