专利名称：一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法
技术领域：
本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法。
背景技术：
水力发电是一种能够有效的缓解能源危机的无污染、可持续能源。水轮机过流部件是将水能转化为转子的机械能的重要部件，它的质量和寿命直接决定着发电效率和机组运行的安全。我国河流含沙量大，其中黄河流域含沙量更为世界之最，而且沙情复杂，在不同的区域含沙的特点也不同。但是不同粒径的沙粒在高速水流的携带下，直接撞击到水轮机过流部件的表面，高频率的不断的冲击，是金属表面出现疲劳而失去原有的性能，产生缺陷；缺陷的产生使得金属表面平整度受到影响，为气蚀的产生提供了条件，这样在泥沙的冲刷和气蚀的综合作用下，使水轮机过流部件表面性能降低，稳定性下降，严重时甚至发生局部断裂和剥落。现阶段水土流失严重，河流的含沙量日渐增大，很多水电站的水轮机在经过一个汛期之后就不得不得停机进行大修，那么采用合理的表面处理技术，提高水轮机过流部件的耐磨蚀性能，能有效的提高水轮机过流部件的周期，具有巨大的经济效益。
发明内容
本发明的目的就在于针对水力发电中水轮机过流部件的磨蚀状况而提供一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，采用超音速火焰喷涂方法在水轮机过流部件表面制备亚微米耐磨蚀涂层，对水轮机过流部件进行修复和强化，以增加金属表面的强度和耐磨蚀性能。本发明采用以下技术方案
一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，采用如下步骤
步骤一，对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；
步骤二，对过流部件表面进行粗化处理；尽量使过流部件表面粗化；
步骤三，对过流部件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘5(T100 mm，且控制基材温度不超过120°C ；
步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜；
步骤五，采用煤油-氧气喷枪火焰喷涂亚微米WC-Co粉末，煤油流量为20 50 L/h，氧气流量为50 90 m3/h，喷涂距离300 400 mm，送粉速度为50 130 g/min。涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HVl 100，喷涂厚度为10(Γ250 μ m。作为优选，所述亚微米WC-Co粉末的晶粒度为O. 5^1 μ m。作为优选，所述涂层厚度为100 250 μ m。每次喷涂最大厚度不超过100 μπι，将整个区域喷涂完后，再进行下一次喷涂以提高涂层的厚度。作为优选，所述步骤五中，氧气流量设定在56 m3/h，煤油流量为30 L/h，氮气流量为O. 25 MPa，喷涂距离为350 mm，送粉的速度为70 g/min，涂层厚度为200 μπι。涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。作为优选，所述步骤五中，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，氧气流量设定在65 m3/h，煤油流量为40 L/h，喷涂距离为400 mm，送粉速度为80 g/min，涂层厚度为250 μπι。涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。本发明的有益效果为
采用亚微米WC-Co粉末进行喷涂，该粉末属于陶瓷硬质合金粉末，具有较高的硬度和良好的韧性，在水利过流部件表面喷涂亚微米WC-Co粉末，能够提高金属表面的强度、硬度和耐磨蚀性能，涂层与基体结合强度较高，提高水轮机水利过流部件的使用寿命，可以很好的解决当前水轮机叶片的磨蚀状况。超音速火焰喷涂因其具有涂层耐磨蚀性能好、适用对象范围广、加工效率高等优点，采用超音速喷涂技术对水轮机过流部件表面进行修复和强化，相比于传统的堆焊技术 具有极大的优越性，可以降低维修成本，缩短维修周期，提高维修效率等，具有重要的应用价值和巨大的经济社会效益。本发明采用超音速火焰喷涂得到的亚微米耐磨蚀涂层具有很高的硬度、良好的耐磨性能和抗气蚀能力，可以有效的保护水轮机过流部件的材料，提高了过流部件的使用寿命，增加了发电效率，降低了维修成本。
具体实施例方式 以下用实施例对本发明作进一步的详细说明
实施例I:
步骤一，首先对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；
步骤二，进行粗化处理，尽量使过流部件表面粗化；
步骤三，对工件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘80 mm，且控制基材温度不超过120 V ；
步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜；
步骤五，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，选择WC-12CO亚微米粉末，氧气流量设定在56 m3/h，煤油流量为25 1711，氮气流量为0.25 MPa，喷涂距离为300 mm，送粉的速度为60 g/min。在经过处理后的水轮机过流部件表面进行喷涂，每次喷涂最大厚度不超过100 μ m，将整个区域喷涂完后，再进行下一次喷涂以提高涂层的厚度，最后得到厚度约为200 ym的涂层，且涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。这种涂层既保护了叶轮的金属刚度、硬度和导热性，又使得金属表面的耐磨蚀性能得到提高，能够延长水轮机过流部件的工作时间，而且经过汛期运行后，如有发现磨损的区域还可以进行再涂覆修补，并且对水轮机过流部件的基体材料没有影响，可以数倍的延长水轮机过流部件的使用寿命，降低了检修次数和生产成本，具有较大的经济效益。实施例2:
步骤一，首先对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；
步骤二，进行粗化处理，尽量使过流部件表面粗化；
步骤三，对工件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘50 mm，且控制基材温度不超过120 V ；
步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜；步骤五，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，选择WC-12C0亚微米粉末，氧气流量设定在65 m3/h，煤油流量为30 L/h，，喷涂距离为340 mm，送粉速度为80 g/min。在经过处理后的水轮机过流部件表面进行喷涂，得到厚度约为100 μ m的涂层，且涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。实施例3
步骤一，首先对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；
步骤二，进行粗化处理，尽量使过流部件表面粗化；
步骤三，对工件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘100 mm，且控制基材温度不超过120 V ；
步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜； 步骤五，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，选择WC-12CO亚微米粉末，氧气流量设定在70m3/h，煤油流量为35L/h，喷涂距离为380 mm，送粉速度为100g/min。在经过处理后的水轮机过流部件表面进行喷涂，每次喷涂最大厚度不超过100 μ m，将整个区域喷涂完后，再进行下一次喷涂以提高涂层的厚度，最后得到厚度约为400 ym的涂层，。且涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。实施例4:
步骤一，首先对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；
步骤二，进行粗化处理，尽量使过流部件表面粗化；
步骤三，对工件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘60_，且控制基材温度不超过120 0C ；
步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜；
步骤五，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，选择WC-12CO亚微米粉末，氧气流量设定在80 m3/h，煤油流量为40L/h，喷涂距离为320 mm，送粉的速度为120g/min。在经过处理后的水轮机过流部件表面进行喷涂，每次喷涂最大厚度不超过100 μ m，将整个区域喷涂完后，再进行下一次喷涂以提高涂层的厚度，最后得到厚度约为210 μ m的涂层，且涂层表面光华，光洁度可达▽ 6，涂层显微硬度可达HV1100。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，其特征在于采用如下步骤 步骤一，对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮； 步骤二，对过流部件表面进行粗化处理；尽量使过流部件表面粗化； 步骤三，对过流部件表面进行预热，提高WC-C0颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘5(T100 mm，且控制基材温度不超过120°C ； 步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜； 步骤五，采用煤油-氧气喷枪火焰喷涂亚微米WC-Co粉末，煤油流量为20 50 L/h，氧气流量为50 90 m3/h，喷涂距离300 400 mm，送粉速度为50 130 g/min。
2.根据权利要求I所述的一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，其特征在于所述亚微米WC-Co粉末的晶粒度为O. 5^1 μ m。
3.根据权利要求I或2所述的一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，其特征在于所述涂层厚度为100 250 μ m。
4.根据权利要求3所述的一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，其特征在于所述步骤五中，氧气流量设定在56 m3/h，煤油流量为30 L/h，氮气流量为0.25 MPa,喷涂距离为350 mm，送粉的速度为70 g/min，涂层厚度为200 μ m。
5.根据权利要求3所述的一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，其特征在于所述步骤五中，使用型号为JP-5000的超音速火焰喷涂设备，氧气流量设定在90m3/h，煤油流量为40 L/h，喷涂距离为400 mm，送粉速度为80 g/min，涂层厚度为250 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法，步骤一，对要喷涂的水轮机过流部件表面进行清洗，去除污垢和氧化皮；步骤二，对过流部件表面进行粗化处理；步骤三，对过流部件表面进行预热，提高WC-Co颗粒与工件接触时的温度，预热范围应超出待喷表面边缘50~100mm，且控制基材温度不超过120℃；步骤四，预热后进行打磨处理，除去表面高温氧化膜；步骤五，采用煤油-氧气喷枪火焰喷涂亚微米WC-Co粉末。本发明采用超音速火焰喷涂得到的亚微米耐磨蚀涂层具有很高的硬度、良好的耐磨性能和抗气蚀能力，可以有效的保护水轮机过流部件的材料，提高了过流部件的使用寿命，增加了发电效率，降低了维修成本，具有巨大的经济效益。
文档编号C23C4/12GK102925847SQ201210437528
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者张瑞珠, 郭鹏, 肖明, 严大考, 罗斌, 李静瑞 申请人:华北水利水电学院