专利名称：一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及耐磨涂层制备领域，具体为一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法。
背景技术：
核二级泵是保证核电站安全性、可靠性的专设设备，是高端技术产品，长期以来一直依靠进口，国外把此技术作为核心机密加以保护，我国急需提升核电技术的自主研发能力，实现国产化，彻底摆脱国外技术封锁。核二级泵的核心部件之一轴承在核辐射、高温、重载荷、重度磨损和冲蚀、使用周期长的复杂而恶劣的条件下工作，必须对其采取表面防护措施。耐磨涂层可起到有效减少摩擦磨损、延长使用寿命、提高运行稳定性和效率的重要作 用，是核二级泵制造中的关键技术，国外对此种耐磨涂层的研制高度重视，技术成熟先进，我国在此方面的研究尚属空白。对于轴承用耐磨涂层，国内外常采用等离子堆焊技术，即在等离子弧的超高温和压缩作用下将合金加热熔化，与基体形成堆焊层。然而在等离子弧的超高温作用下，对基体的热影响区大，涂层与基体元素的反应结合层宽，造成工件内热应力大，制备轴壁薄的核二级泵轴承用耐磨涂层时易发生严重变形甚至开裂，且合金的稀释度大。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，用来解决等离子堆焊技术无法满足核二级泵轴承耐磨涂层制备要求这一技术难题。本发明的技术方案如下一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，该镍基耐磨涂层采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为140-160psi ；丙烷压力为80-100psi ;压缩空气压力为95-110psi ;氧气流量为340-370SCFH;丙烷流量为150-180SCFH;压缩空气流量为880-920SCFH ;送粉量为20_30g/min ;喷涂距离为250_290mm。所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr 15-17wt% ；Si :3. 5-5. Owt% ；B 3. 0-4. Owt% ；C 0. 7-0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。所述涂层的厚度为0.65-0. 70mm。涂层的孔隙率为0. 5-2%，涂层与基体的结合强度大于40MPa，硬度HRC大于56。本发明的有益效果是I.本发明制备的耐磨涂层具有孔隙率为0.5-2%，涂层与基体的结合强度大于40MPa，硬度HRC大于56等优异参数；2.本发明采用超音速火焰喷涂制备镍基耐磨涂层具有火焰温度低，对基体无热影响，火焰速度极高，喷涂粒子速度达2马赫以上，制备的涂层具有孔隙率低、与基体结合强度高的优点；3.采用本发明制备的耐磨涂层适用于核二级泵轴承，可有效提高该轴承的耐磨性、耐冲蚀性、延长使用寿命，具有重要的应用价值。
图I为实施例I中制备的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的金相照片；图2为实施例2中制备的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的金相照片；图3为实施例3中制备的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的金相照片；图4为实施例4中制备的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的金相照片。
具体实施例方式实施例I本实施例中，核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，具体参数如下所示所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr:16wt% ；Si 3. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 7wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为150psi ;丙烷压力为90psi ;压缩空气压力为IOOpsi ;氧气流量为350SCFH ;丙烷流量为165SCFH ;压缩空气流量为910SCFH ;送粉量为30g/min ;喷涂距离为270mm。将制备的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层利用放大镜对涂层外观进行观察，结果表明涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落和边缘翘起现象。采用红外线厚度测试仪(型号为QUANIX7500)对涂层进行厚度测量，涂层厚度为0. 65mm0采用金相显微镜(型号为GX-40DS)对涂层进行形貌观察，结果如附图I所示，从图中可以看出涂层致密，采用金相分析系统进行孔隙率测定，涂层孔隙率为0. 7%。采用粘结拉伸法对涂层进行结合强度的测定，结合强度为50. 2MPa。采用洛氏硬度计(型号为HRSD-45)对涂层进行硬度测定，硬度为59. 9。实施例2 本实施例中，核二级泵轴承用耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下本实施例中，核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，具体参数如下所示所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr :16. 8wt% ；Si 4. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 8wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为150psi ;丙烷压力为90psi ;压缩空气压力为IOOpsi ;氧气流量为350SCFH ;丙烷流量为165SCFH ;压缩空气流量为890SCFH ;送粉量为20g/min ;喷涂距离为270mm。利用放大镜对制备的涂层的外观进行观察，结果表明涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落和边缘翘起现象。采用红外线厚度测试仪对制备的涂层进行厚度测量，涂层厚度为0. 68_。采用金相显微镜对制备的涂层进行形貌观察，结果如附图2所示，从图中可以看出涂层致密，采用金相分析系统进行孔隙率测定，涂层孔隙率为I. 8%。
采用粘结拉伸法对制备的涂层进行结合强度的测定，结合强度为43. 6MPa。采用洛氏硬度计对制备的涂层进行硬度测定，硬度为57. 6。实施例3 本实施例中，核二级泵轴承用耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下本实施例中，核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，具体参数如下所示所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr 15wt % ；Si :5. Owt % ；B 3. 5wt% ；C 0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为160psi ;丙烷压力为IOOpsi ;压缩空气压力为IlOpsi ;氧气流量为370SCFH ;丙烷流量为180SCFH ;压缩空气流量为910SCFH ;送粉量为20g/min ;喷涂距离为250mm。 利用放大镜对制备的涂层的外观进行观察，结果表明涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落和边缘翘起现象。采用红外线厚度测试仪对制备的涂层进行厚度测量，涂层厚度为0. 65_。采用金相显微镜对制备的涂层进行形貌观察，结果如附图3所示，从图中可以看出涂层致密，采用金相分析系统进行孔隙率测定，涂层孔隙率为0. 6%。采用粘结拉伸法对制备的涂层进行结合强度的测定，结合强度为54. QMPa0采用洛氏硬度计对制备的涂层进行硬度测定，硬度为62. I。实施例4 本实施例中，核二级泵轴承用耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下本实施例中，核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，具体参数如下所示所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr :15. 4wt % ；Si :3. 5wt % ；B 3. Owt% ；C 0. 7wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为140psi ;丙烷压力为80psi ;压缩空气压力为IOOpsi ;氧气流量为340SCFH ;丙烷流量为150SCFH ;压缩空气流量为880SCFH ;送粉量为30g/min ;喷涂距离为290mm。利用放大镜对制备的涂层的外观进行观察，结果表明涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落和边缘翘起现象。采用红外线厚度测试仪对制备的涂层进行厚度测量，涂层厚度为0. 65mm。采用金相显微镜对制备的涂层进行形貌观察，结果如附图4所示，从图中可以看出涂层致密，采用金相分析系统进行孔隙率测定，涂层孔隙率为2. 0%。采用粘结拉伸法对制备的涂层进行结合强度的测定，结合强度为42. 3MPa。采用洛氏硬度计对制备的涂层进行硬度测定，硬度为57. O。
权利要求
1.一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，其特征在于，该镍基耐磨涂层采用超音速火焰喷涂技术，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力为140-160psi ;丙烷压力为80-100psi ;压缩空气压力为95-llOpsi ;氧气流量为340-370SCFH ;丙烷流量为150-180SCFH ;压缩空气流量为880-920SCFH ;送粉量为20_30g/min ;喷涂距离为250_290mm。
2.按权利要求I所述的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所用喷涂粉末的成分按照重量百分比成分为Cr 15-17wt% ；Si :3. 5-5. Owt% ；B :3. 04. Owt% ；C 0. 7-0. 9wt% ；Ni :余量；其中B代表硼元素，C代表碳元素。
3.按权利要求I所述的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层的厚度为O. 65-0. 70_。
4.按权利要求I所述的核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，其特征在于，涂层的孔隙率为O. 5-2%，涂层与基体的结合强度大于40MPa，硬度HRC大于56。
全文摘要
本发明涉及耐磨涂层制备领域，具体为一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法，解决核环境用轴承耐磨涂层的制备问题；该核二级泵轴承用镍基耐磨涂层采用超音速火焰喷涂技术制备，将喷涂粉末喷涂于基体上，制备工艺参数为氧气压力140-160psi；丙烷压力80-100psi；压缩空气压力95-110psi；氧气流量340-370SCFH；丙烷流量150-180SCFH；压缩空气流量880-920SCFH；送粉量20-30g/min；喷涂距离250-290mm；采用本发明制备的耐磨涂层适用于核二级泵轴承，具有重要的应用价值。
文档编号C23C4/06GK102796980SQ20111014000
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者张甲, 常新春, 侯万良, 徐娜, 张凤军, 张春智, 栾胜家, 王建强, 全明秀 申请人:中国科学院金属研究所