专利名称：用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料及喷涂方法
技术领域：
本发明涉及一种喷涂材料及其喷涂方法
背景技术：
电站阀门应用较为广泛，应用数量较大，一台300丽电站超临界机组，配套阀门约 2000只，其中1/10工作在超临界状态，工作环境非常恶劣。如我国现阶段超临界机组，主汽阀工作的典型蒸汽参数为25. 4MPa/566°C /566°C，超超临界机组主汽阀工作的典型蒸汽参数已达沈.25MPa/600°C /600°C。这种工作环境下的电站高温高压阀门，其密封面的工作条件相当恶劣，因此对于密封面的性能有较高的要求。为了延长电站阀门在工况下的使用寿命，密封面的性能将直接影响工程应用中的安全性，因此提高电站阀门用钢密封面表面耐磨损、耐腐蚀等性能是电站阀门行业重要的发展方向之一。但是制备电站阀门的钢材并不能满足上述需求，因此采用表面改性技术在电站阀门用钢密封面表面上形成一层硬质涂层来解决这一问题，现有多采用堆焊技术在电站阀门用钢密封面表面上堆焊一层钴合金，起到提高电站阀门用钢密封面表面耐磨损和耐腐蚀性能，而我国是钴资源十分缺乏的国家， 钴矿储量小于2%的世界储量，所需钴资源主要靠进口钴精矿和回收利用含钴废料，因此成本很高。因此现有在电站阀门用钢密封面表面上堆焊一层防护材料的堆焊技术存在成本高的问题。
发明内容
本发明要解决现有在电站阀门用钢密封面表面上堆焊一层防护材料的堆焊技术存在成本高的问题，而提供一种喷涂材料及其对电站阀门用钢密封面表面进行等离子喷涂的方法。一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料按重量份数由80 90份纳米 A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 5份纳米^O2和0. 5 5份纳米制备而成；所述用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的粒径为10 μ m 45 μ m。一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法，具体是按以下步骤完成的一、预处理首先对喷涂的电站阀门用钢密封面表面进行表面净化处理一喷砂粗化处理一基体预热一喷涂NiCrAlY,即得到预处理电站阀门密封；二、制备喷涂材料按重量份数称取80 90份纳米A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 7份纳米ZrO2和0. 5 4 份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料；三、喷涂采用等离子喷涂的方法在电压为60 70V、电流为550 650A、喷涂距离为80 120mm、送粉率为1. 4 2. 3kg/h、主气Ar流量为80 160SCFH和辅气H2流量为40 70SCFH的条件下将步骤二制备粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料均勻的喷涂到步骤一得到的预处理电站阀门用钢密封面表面上，即完成采用电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面的等离子喷涂；所述的电站阀门是采用12CrMoV钢或25#钢制备而成。本发明的优点一、本发明的一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法与现有的堆焊技术相比，没有采用钴金属元素，避免了因使用钴金属元素而造成成本高的问题；二、采用本发明制备用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料形成的涂层耐磨损和耐腐蚀；三、本发明采用等离子喷涂方法，效率高，电站阀门变形小，得到的涂层致密，且得到的涂层与基体结合良好，涂层不脱落。
图1是试验一在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的100倍扫描电镜图； 图2是试验一采用12CrMoV钢制备的电站阀门和试验一在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线图，图2中的A表示的是试验一采用12CrMoV钢制备的电站阀门的摩擦系数曲线，图2中的B表示的是试验一在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线；图3试验一采用12CrMoV钢制备的电站阀门和试验一在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线图，图3中的A表示的是试验一采用12CrMoV 钢制备的电站阀门的电化学腐蚀曲线，图3中的B表示的是试验一在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线；图4是试验二在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的100倍扫描电镜图；图5是试验二采用25#钢制备的电站阀门和试验二在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线图，图5中的A表示的是试验二采用 25#钢制备的电站阀门的摩擦系数曲线，图5中的B表示的是试验二在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线；图6是试验二采用25#钢制备的电站阀门和试验二在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线图，图6中的A表示的是试验二采用25#钢制备的电站阀门的电化学腐蚀曲线，图6中的B表示的是试验二在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式是一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料，按重量份数由80 90份纳米A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 7份纳米ZrO2和0. 5 4份纳米( 制备而成.本实施方式所述用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的粒径为 10 μ m 45 μ m。采用本实施方式制备的喷涂材料形成的涂层耐磨损和耐腐蚀。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一的不同点是一种喷涂材料按重量份数由82 85份纳米A1203、12 14份纳米Ti02、1 5份纳米^O2和1 3份纳米 CeO2制备而成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式是一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法，具体是按以下步骤完成的一、预处理首先对喷涂的电站阀门用钢密封面表面进行表面净化处理一喷砂粗化处理一基体预热一喷涂NiCrAlY(作为底层)，即得到预处理电站阀门密封；二、制备喷涂材料按重量份数称取80 90份纳米A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 7份纳米ZrO2和 0. 5 4份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料；三、 喷涂采用等离子喷涂的方法在电压为60 70V、电流为550 650A、喷涂距离为80 120mm、送粉率为 1. 4 2. 3kg/h、主气 Ar 流量为 80 160SCFH(1SCFH = 0. 472L/min)和辅气H2流量为40 70scra(iscra = O. 472L/min)的条件下将步骤二制备粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料均勻的喷涂到步骤一得到的预处理电站阀门用钢密封面表面上，即完成采用电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面的等离子喷涂。本实施方式所述的电站阀门是采用12CrMoV钢或25#钢制备而成。本实施方式的一种采用喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面进行等离子喷涂的方法与现有的堆焊技术相比，没有采用钴金属元素，避免了因使用钴金属元素而造成成本高的问题。采用本实施方式制备的喷涂材料形成的涂层耐磨损和耐腐蚀。本实施方式采用等离子喷涂方法，效率高，电站阀门变形小，得到的涂层致密，且得到的涂层与基体结合良好，涂层不脱落。采用下述试验验证发明效果试验一一种采用喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面进行等离子喷涂的方法， 具体是按以下步骤完成的一、预处理首先对喷涂的电站阀门用钢密封面表面进行表面净化处理一喷砂粗化处理一基体预热一喷涂NiCrAlY(作为底层)，即得到预处理电站阀门密封；二、制备喷涂材料按重量份数称取82. 65份纳米A1203、12. 35份纳米TiO2,3. 5份纳米ZrO2和1. 5份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为ΙΟμπι 45μπι的喷涂材料；三、喷涂采用等离子喷涂的方法在电压为65V、电流为600Α、喷涂距离为100mm、送粉率为1. ^g/h、主气Ar 流量为 120SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)和辅气 H2 流量为 55SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)的条件下将步骤二制备粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料均勻的喷涂到步骤一得到的预处理电站阀门用钢密封面表面上，即完成采用电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面的等离子喷涂。本实施方式所述的电站阀门是采用12CrMoV钢制备而成。对本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层采用扫描电子显微镜进行扫描(SEM)，得到100倍扫描电镜图1，通过图1可以看出，涂层表面凹凸不平，这是由于高速运动下的喂料颗粒，在等离子焰流的高温下，迅速撞击到基体表面，熔融颗粒经过撞击、变形，形成扁平状结构，层层搭接，另有少数未熔或半熔状态粒子快速冷却后，直接镶嵌在其中。未熔的纳米颗粒既可以吸收裂纹扩展所释放的能量，还可以阻止裂纹继续扩展并使其偏移，产生韧化的效果。通过检测本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门和本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数，检测结果如图2所示，其中图2中的A表示的是本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门的摩擦系数曲线，图2中的B表示的是本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线，通过图2中的A可以发现本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门的摩擦系数在初始的跑合阶段，迅速增大至0. 55以上，之后到达均勻磨损阶段，摩擦系数在0. 45 0. 55之间波动；而通过图2中的 B可以发现本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数初始跑合阶段时间较短，摩擦系数升至0. 45后，一直处于平稳磨损，波动范围很小，说明本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层较为平整，其表面粗糙度能够引起摩擦系数的波动，但对整体磨损性能基本无影响；并且从图2中可以明显的得知本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数比本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门的摩擦系数小，因此本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层耐磨损性能好。通过检测本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门和本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀性能，检测结果如图3所示，其中图3中的A 表示的是本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门的电化学腐蚀曲线，图3中的B表示的是本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线，通过观察图3中的A和B曲线，可以清楚的得知本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀性能比本实施方式采用12CrMoV钢制备的电站阀门的电化学腐蚀性能优越。试验二一种采用喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面进行等离子喷涂的方法， 具体是按以下步骤完成的一、预处理首先对喷涂的电站阀门用钢密封面表面进行表面净化处理一喷砂粗化处理一基体预热一喷涂NiCrAlY(作为底层)，即得到预处理电站阀门密封；二、制备喷涂材料按重量份数称取82. 65份纳米A1203、12. 35份纳米TiO2,3. 5份纳米ZrO2和1. 5份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为ΙΟμπι 45μπι的喷涂材料；三、喷涂采用等离子喷涂的方法在电压为65V、电流为600Α、喷涂距离为100mm、送粉率为1. ^g/h、主气Ar 流量为 120SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)和辅气 H2 流量为 55SCFH(ISCFH = 0. 472L/min)的条件下将步骤二制备粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料均勻的喷涂到步骤一得到的预处理电站阀门用钢密封面表面上，即完成采用电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面的等离子喷涂。本实施方式所述的电站阀门是采用25#钢制备而成。对本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层采用扫描电子显微镜进行扫描(SEM)，得到100倍扫描电镜图4，通过图4可以看出，涂层表面凹凸不平，这是由于高速运动下的喂料颗粒，在等离子焰流的高温下，迅速撞击到基体表面，熔融颗粒经过撞击、变形，形成扁平状结构，层层搭接，另有少数未熔或半熔状态粒子快速冷却后，直接镶嵌在其中。未熔的纳米颗粒既可以吸收裂纹扩展所释放的能量，还可以阻止裂纹继续扩展并使其偏移，产生韧化的效果。通过检测本实施方式采用25#钢制备的电站阀门和本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数，检测结果如图5所示，其中图5中的A表示的是本实施方式采用25#钢制备的电站阀门的摩擦系数曲线，图5中的B表示的是本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数曲线，通过图5中的A可以发现本实施方式采用25#钢制备的电站阀门的摩擦系数在0. 38 0. 5变动，浮动区间较大；而通过图5中的B可以发现本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数比较平稳，到达稳定磨损阶段后，在0.4上下波动，范围较小。因此本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的摩擦系数比本实施方式采用25#钢制备的电站阀门的摩擦系数稳定，波动程度小，利于涂层与对磨材料的减磨，有助于耐磨性的提高。通过检测本实施方式采用25#钢制备的电站阀门和本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀性能，检测结果如图6所示，其中图6中的A表示的是本实施方式采用25#钢制备的电站阀门的电化学腐蚀曲线，图6中的B表示的是本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀曲线，通过观察图6中的 A和B曲线，可以清楚的得知本实施方式在电站阀门用钢密封面表面喷涂的保护涂层的电化学腐蚀性能比本实施方式采用25#钢制备的电站阀门的电化学腐蚀性能优越。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三的不同点是步骤二中按重量份数称取82 85份纳米A1203、12 14份纳米TiO2,1 5份纳米ZrO2和1 3份纳米CeO2, 然后充分混勻一造粒制备成粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料。其它与具体实施方式
三相同。
权利要求
1.一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料，其特征在于用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料按重量份数由80 90份纳米A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 5份纳米^O2和0. 5 5份纳米( 制备而成；所述用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的粒径为10 μ m 45 μ m。
2.根据权利要求1所述的一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料，其特征在于用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料按重量份数由82 85份纳米A1203、 12 14份纳米Ti02、1 5份纳米^O2和1 3份纳米制备而成。
3.利用权利要求1所述一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法，其特征在于用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法具体是按以下步骤完成的一、预处理首先对喷涂的电站阀门用钢密封面表面进行表面净化处理一喷砂粗化处理一基体预热一喷涂NiCrAlY,即得到预处理电站阀门密封；二、制备喷涂材料按重量份数称取80 90份纳米A1203、10 18份纳米Ti02、0. 5 7份纳米ZrO2和0. 5 4份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为ΙΟμπι 45μπι的喷涂材料；三、喷涂采用等离子喷涂的方法在电压为60 70V、电流为550 650Α、喷涂距离为80 120mm、送粉率为1. 4 2. 3kg/h、主气Ar流量为80 160SCFH和辅气H2流量为40 70SCFH的条件下将步骤二制备粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料均勻的喷涂到步骤一得到的预处理电站阀门用钢密封面表面上，即完成采用电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面的等离子喷涂；所述的电站阀门是采用12CrMoV钢或25#钢制备而成。
4.根据权利要求3所述的一种用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料的喷涂方法，其特征在于步骤二中按重量份数称取82 85份纳米A1203、12 14份纳米TiO2U 5份纳米^O2和1 3份纳米CeO2,然后充分混勻一造粒制备成粒径为10 μ m 45 μ m的喷涂材料。
全文摘要
用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料及喷涂方法，它涉及一种喷涂材料及其喷涂方法。本发明要解决现有在电站阀门用钢密封面表面上堆焊一层防护材料的堆焊技术存在成本高的问题。本发明的一种喷涂材料按重量份数由80～90份纳米Al2O3、10～18份纳米TiO2、0.5～7份纳米ZrO2和0.5～4份纳米CeO2制备而成；本发明一种采用喷涂材料对电站阀门用钢密封面表面进行等离子喷涂的方法，具体操作步骤如下一、预处理，二、制备喷涂材料，三、喷涂。本发明主要制备用于电站阀门用钢密封面表面涂层的喷涂材料及其对电站阀门用钢密封面表面喷涂一层保护涂层。
文档编号C23C4/10GK102277551SQ20111028058
公开日2011年12月14日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者孔凡涛, 张乃波, 王志亮, 陈玉勇 申请人:哈尔滨工业大学, 黑龙江北方阀业有限责任公司