专利名称：一种镍基耐磨耐蚀合金热浸镀方法
技术领域：
本发明属于金属制品表面涂层保护技术领域。特别提供了一种耐磨耐蚀的镍基自熔合金的热浸镀方法。
背景技术：
随着现代化工业的发展，各个工业部门越来越多的要求机械设备及部件能在苛刻的工况条件下长期稳定运转，对材料表面的耐腐蚀、耐磨损等性能提出越来越高的要求，因此，就需要提供能满足上述要求的表面处理技术。
如在石油行业中的抽油管、抽油杆、接箍和油管在采油过程中同时受着机械磨损和化学腐蚀，工作条件极为恶劣，因而在杆表面形成一层高耐磨耐蚀的合金涂层后，就可以大大提高其使用寿命并提高作业的安全性。
近年来，镍基、钴基、铁基等自熔合金涂层被广泛应用于材料表面保护及工件修复，具有明显的经济效益和社会效益。镍基合金在常温和较高温度下具有优良的耐磨、耐热和抗氧化性，应此得到了广泛的应用。制作这种镍基涂层的可行的方法很多，如热喷涂，真空熔烧，激光熔覆等。
目前一些铁基制品，如油田用管杆，多用热喷涂工艺来制作防磨防腐涂层。热喷涂工艺利用氧乙炔(丙烷)火焰、电弧或等离子弧等热源将各种金属、合金及陶瓷、塑料等熔化并高速喷射到工件表面，从而与基体形成一层牢固的涂层。用热喷涂方法将合金粉末喷涂在管件表面，再经过感应重熔后可制备出合金涂层，但由于受到工艺限制，难以在细长管内壁及复杂形状表面及较大面积进行热喷涂，且热喷涂方法工艺较复杂，效率低，成本较高。
传统材料热浸镀工艺在钢铁行业已得到广泛应用，如钢铁上热浸镀铝、锌、铝锌合金。这种制作涂层的方法比热喷涂，真空熔烧，激光熔覆等工艺都显得简单，工艺上容易实施，成本低，镀层的质量也能得到保证，但传统材料热浸镀在较高耐磨耐蚀场合下还远远不能满足需要，特别是在耐磨方面。
镍基耐磨耐蚀合金热浸镀技术具有传统材料热浸镀工艺简单、效率高、成本低等优点，同时此技术制备的表面具有热喷涂、真空熔烧、激光熔覆等表面处理技术所制备的表面层耐蚀耐磨的优异性能，可以广泛用于石油化工、机械制造、冶金、国防等各领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨耐蚀的镍基自熔合金的热浸镀方法，实现了效率高、低成本，并使镀层跟基材形成更牢固的无裂纹、气孔的冶金结合。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的这种铁基制品的镍基耐磨耐蚀合金热浸镀工艺，包括1、清洁镀件表面，清除表面的油污和氧化层以及杂质。
2、在炉中真空或惰性气体保护下熔炼Ni-Cr-Si-B系合金，加热到980～1150℃，使其熔化成镀液。
3、将表面清理过的金属制品镀件热浸镀前进行预热，预热温度在500～900℃。
4、将预热后的镀件浸入镍基合金的熔液中进行热浸镀，镀件在熔化的镀液中的浸镀时间在0.5～60秒。
5、移至炉外，真空或惰性气体保护下常温自然冷却。
本发明所述的低熔点的镍基合金，成分是Cr5～20％，B1～6％，Si1～6％，C0～1.1％，Fe0～10％，Ni余量。这种耐磨合金熔点在960℃～1100℃，硬度高(HRC20～63)、耐磨耐蚀好，抗高温氧化，耐金属间磨损性能好。
本发明中对镀件和镀液进行真空或惰性气体保护，防止镀件表面产生氧化层从而阻碍镀层合金与钢基间的冶金化学结合。镀件浸镀前预热，预热后的镀件浸入熔池中后镍基合金镀液能很好的与镀件表面通过吸热放热等反应后能很好的镀腹上，并且结合牢固。
本发明的优点在于提供的热浸镀方法的镍基合金涂层厚度均匀，涂层的结合强度高(＞400MPa)，并且通过控制预热温度500～900℃和浸镀时间0.5～60秒可以控制涂层的厚度在0.05～1mm间。涂层合金不需要制成粉，不需要其它喷焊设备来完成涂层的制作，而是直接在炉中熔炼这种涂层合金并将管件浸入熔液后一定时间提出即可。实现了工艺简化，成本低，易实用化。
具体实施例方式
镍基耐磨耐蚀合金热浸镀工艺的步骤如下实施例11、清洁镀件表面，清除表面的油污和氧化层以及杂质。先用砂纸打磨，然后清洗。
2、在炉中熔炼一种Ni-Cr-Si-B系合金，所含各成分的重量百分比为Cr16％，B4％，Si4％，Ni76％。加热到1080℃，使得熔液充分熔化开，具有一定的流动性。
3、将处理过的清洁表面的镀件在炉前预热，涂层的厚度0.3mm，预热温度550℃，然后将预热后的镀件快速浸入熔池中，浸镀时间3秒。这个过程在氢气保护下进行，以防止金属的氧化。
4、将热浸镀后的制品移至常温区使其自然冷却。这样便在钢制品表面形成了一层性能优异的耐磨耐蚀涂层。
实施例21、镀件为30×5000mm的钢管，清洁镀件表面，清除表面的油污和氧化层以及杂质。先进行喷砂处理，然后清洗。
2、在炉中熔炼一种Ni-Cr-Si-B系合金，所含各成分的重量百分比为Cr15％，B3％，Si4％，Ni74％，Fe3％，C1％。加热到1100℃，使得熔液充分熔化开，具有一定的流动性。
3、将处理过的清洁表面的钢管在炉前预热，涂层的厚度0.15mm，预热温度880℃，然后将预热后的钢管快速浸入熔池中使其内外表面同时浸镀，浸镀时间3秒。这个过程在氮气保护下进行以防止金属的氧化。
4、将热浸镀后的钢管移至常温区使其自然冷却。这样便在钢管内外表面同时形成了一层性能优异的耐磨耐蚀涂层。
权利要求
1.一种铁基制品热浸镀镍基耐磨耐蚀合金涂层工艺，其特征在于工艺包括a、清洁镀件表面，清除表面的油污和氧化层以及杂质；b、在炉中真空或惰性气体保护下熔炼Ni-Cr-Si-B系合金，加热到980～1150℃，使其熔化成镀液；c、将表面清理过的金属制品镀件热浸镀前进行预热；d、将预热后的镀件浸入镍基合金的镀液中进行热浸镀，浸镀时间为0.5～60秒；e、移至炉外，真空或惰性气体保护下常温自然冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述Ni-Cr-Si-B系合金的成分重量百分比为Cr5～20％，B1～6％，Si1～6％，C0～1.1％，Fe≤10％，Ni余量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的预热温度为500～900℃。
全文摘要
提供了一种耐磨耐蚀的镍基自熔合金的热浸镀方法，属于金属制品表面涂层保护技术领域。工艺包括清洁镀件表面，清除表面的油污和氧化层以及杂质；在炉中真空或惰性气体保护下熔炼Ni－Cr－Si－B系合金，加热到超过其熔点，使其熔化成镀液；将表面清理过的金属制品镀件热浸镀前进行预热；将预热后的镀件浸入镍基合金的镀液中进行热浸镀；冷却。本发明的优点在于涂层和基体表面形成牢固的化学冶金结合，其厚度根据需要控制在0.05～1mm，涂层具优异的耐磨耐蚀性能，并且工艺简化，成本低，易实用化。
文档编号C23C2/04GK1670236SQ200510011589
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月19日 优先权日2005年4月19日
发明者郭志猛, 刘琦, 李艳, 张瑞珠, 李彬 申请人:北京科技大学