本发明专利技术公开了一种以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，包括以下步骤：一、按体积取铸造球形碳化钨粉末50‑600份以及包括镍、铬、硼、硅和铁的镍基合金钎料粉末混合成粉末；二、按粉末体积的15％‑25％取聚四氟乙烯粉末加入到称取的混合粉末中并搅拌，再辊压成型为布；三、将试样金属表面进行喷砂处理，把步骤二中成型的合金粉末布贴在试样表面；四、将上述处理的试样放入到真空钎焊炉内，先抽真空至10‑3Pa并升温至200℃‑400℃保持0.5h‑1h，再升温至1000℃‑1100℃保温0.5h‑1h，再降温至室温，得到真空钎焊工艺下的含有碳化钨增强相的镍基合金复合涂层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以高分子材料作为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，可用于电站、石油、航空、食品、塑料等领域机械零件的防护。
技术介绍
金属部件的摩擦/磨损与腐蚀主要发生在工件的表面，因而对金属材料的表面进行优化改性比制造新材料有更大的潜力和效益，电站的耐热金属部件如燃烧器等设备的高温腐蚀和磨损问题已成为电厂关注的焦点，为了减缓机械装备和电站设备中重磨蚀耐热部件的高温腐蚀和冲蚀，国内外研究者采取了一系列措施对其进行防护，先后出现过预熔敷层、耐磨涂料、喷焊、堆焊、热喷涂等方法。尽管上述方法都在某种程度上起到一定作用，但在耐磨成效、传热和运转要求方面尚有严重不足及弊端。由于摩擦/磨损和腐蚀导致的能源和材料消耗增加等所造成的经济损失是巨大的，所以对耐磨耐蚀材料的研究受到国内外的广泛重视。另外，随着我国经济的快速增长，机械装备和电站设备需求量的逐日递增，设备的维护成为重中之重，零部件的使用寿命大大地关系到设备的维护和保养，提高零部件的磨损和腐蚀问题成为安全运行中亟待解决的一个问题。因此，一种具有较高的耐磨，耐蚀能力的涂层是设备安全运行的保障。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种以高分子材料作为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，以提高机械设备和电站设备中高温冲蚀、磨损零部件的金属防护涂层厚度和涂层的结合强度问题。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，包括以下步骤：一、按体积取铸造球形碳化钨粉末50-600份，以及包括镍320-776份、铬24-76份、硼11-33份、硅16-48份和铁10-33份的镍基合金钎料粉末，混合均匀，得到混合粉末；二、按混合粉末的体积的15％-25％取聚四氟乙烯粉末加入到步骤一称取的混合粉末中，搅拌混合，然后辊压成型为合金粉末布；三、将试样金属表面进行喷砂处理，把步骤二中成型的合金粉末布贴在试样金属的表面；四、将经步骤三处理的试样金属放入到真空钎焊炉内，先抽真空至10-3Pa，然后以5℃/min-10℃/min速度升温至200℃-400℃并保持0.5h-1h，再以10℃/min-15℃/min速度升温至1000℃-1100℃保温0.5h-1h，然后再以10℃/min-20℃/min速度降温至室温，得到真空钎焊工艺下的含有碳化钨增强相的镍基合金复合涂层。作为本技术方案的进一步改进，所述合金粉末布的厚度为1mm-3mm。也作为本技术方案的进一步改进，步骤一中的所述铸造球形碳化钨粉末的粒径为200-325目。还作为本技术方案的进一步改进，步骤一中所述铸造球形碳化钨粉末为50-500份，所述镍基合金钎料粉末为体积比为350-776份的镍、27-76份的铬、13-33份的硼、18-48份的硅以及11-33份的铁的混合物。作为本专利技术的其中一个优选实施例，步骤一中所述铸造球形碳化钨粉末为400份，所述镍基合金钎料粉末为体积比为504份的镍、36份的铬、18份的硼、24份的硅以及18份的铁的混合物。其得到的涂层具有较佳的耐磨性和耐冲蚀性。作为本专利技术的优选实施例之一，步骤二中所述聚四氟乙烯的量按所述混合粉末体积的20％-25％称取。聚四氟乙烯在与混合辊压成型之后能作为金属粉末的骨架架构，成为柔韧性、均匀度极强的金属布涂层。也作为本专利技术的优选实施例，步骤四中所述真空钎焊炉最好抽真空至5×10-3Pa-7×10-3Pa。还作为本专利技术的优选实施例，该工艺方法具体包括如下步骤：一、按体积取粒径为240目的铸造球形碳化钨粉末300份、以及包括镍588份、铬42份、硼21份、硅28份和铁21份的镍基合金钎料粉末，混合均匀，得到混合粉末；二、按混合粉末的体积的25％取聚四氟乙烯粉末加入到步骤一称取的混合粉末中，搅拌混合，然后辊压成型为合金粉末布；三、将试样金属表面进行喷砂处理，把步骤二中的成型的合金粉末布贴在试样金属的表面，合金粉末布形成的涂层厚度为2mm；四、将经步骤三处理的试样金属放入到真空钎焊炉内，先抽真空至10-3Pa，然后以5℃/min速度升温至200℃保温0.5h，10℃/min速度升温至400℃并保持0.5h,以10℃/min速度升温至1080℃保温0.5h，然后再以5℃/min速度降温至室温，得到真空钎焊工艺下的含有碳化钨增强相的镍基合金复合涂层。按此优选实施例配比情况下得到的涂层表面最光滑，形貌最佳，耐磨耐冲蚀性也比较好，光镜下WC颗粒均匀。采用上述技术方案的工艺方法与现有技术相比有如下不同：现有技术的传统表面涂层技术虽然有很多种，比如喷焊、堆焊、热喷涂等应用于耐磨涂层领域。但喷焊时由于涂层与基体为机械结合形式，其涂层致密度非常有限，涂层与基体的结合强度不高(通常为30-50MPa)，易造成脱落。并且在堆焊时局部的高温会导致受热不均匀，温度梯度大，容易引起较大焊接残余应力及变形，导致焊接保护层会局部开裂甚至形成贯穿裂纹，导致保护涂层脱落。并且热喷涂的涂层厚度受到一定限制(0.2-0.6mm)。这些技术已经难以达到目前机械装备和电站装备中的零部件的耐磨、耐冲蚀要求，不能从根本上解决零部件的表面防护工作。而由上述技术方案得到的涂层是利用真空钎焊的方法将含有碳化钨增强相的合金粉末成型物连接到基体上。涂层的制备工艺简单、适用范围广、加工位置灵活，所需设备简单并且容易操作，涂层厚度可以根据需要控制，厚度可达3mm。并且由于真空钎焊过程中温度均匀，得到的涂层中碳化钨颗粒分布均匀，涂层致密度很高，涂层内部无缺陷、表面无裂纹。涂层与基体的结合为冶金结合，结合强度很高，涂层具有良好的耐磨损、耐冲蚀能力，涂层的耐磨性能达到了基体的400倍以上，侧面冲蚀能力达到了基体的1.32倍以上。该工艺方法可适用于表面异形件的修复，尤其是处于不同位置的曲面、折面、螺旋面等。附图说明图1为本专利技术钎焊工艺过程图，其中，图a表示真空钎焊前的涂层状态，图b表示真空钎焊过程中的涂层状态，图c表示最后真空钎焊完成时的涂层状态；图2为本专利技术工艺方法中真空钎焊得到的涂层结构图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术提供的以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法主要是将碳化钨粉末与镍基钎料粉末的混合物和高分子材料聚四氟乙烯进行混合，通过辊压机辊压成型后贴在金属表面，通过真空钎焊方式与基体金属产生冶金结合，形成一层较厚的耐磨损、耐冲蚀的保护层，如图1所示，为本专利技术钎焊工艺过程图，图a表示真空钎焊前的涂层状态，上部为碳化钨/镍基合金复合涂层(即辊压成型后形成的布)，其贴在了下部的工件基体上被送入到真空钎焊炉中；图b表示真空钎焊过程中的涂层状态，图c表示最后真空钎焊完成时的涂层状态。图2示意了真空钎焊得到的涂层结构图，图中白色球形颗粒为WC(碳化钨)，黑色部分为镍基钎料，上部涂层与下部基体的结合面即为图中黑白交界处的曲面。本专利技术得到的涂层具有良好的热传导性和耐冲击能力。同时，经过包覆的零件可以通过热处理以恢复基底材料原有的机械性能。适用范围广加工位置灵活，可适用于表面异形件的修复，尤其是处于不同位置的曲面、折面、螺旋面等、可解决机械装备和电站设备中重磨蚀部件耐热磨损问题，减少停产检修本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：一、按体积取铸造球形碳化钨粉末50‑600份，以及包括镍320‑776份、铬24‑76份、硼11‑33份、硅16‑48份和铁10‑33份的镍基合金钎料粉末，混合均匀，得到混合粉末；二、按混合粉末的体积的15％‑25％取聚四氟乙烯粉末加入到步骤一称取的混合粉末中，搅拌混合，然后辊压成型为合金粉末布；三、将试样金属表面进行喷砂处理，把步骤二中成型的合金粉末布贴在试样金属的表面；四、将经步骤三处理的试样金属放入到真空钎焊炉内，先抽真空至10‑3Pa，然后以5℃/min‑10℃/min速度升温至200℃‑400℃并保持0.5h‑1h，再以10℃/min‑15℃/min速度升温至1000℃‑1100℃保温0.5h‑1h，然后再以10℃/min‑20℃/min速度降温至室温，得到真空钎焊工艺下的含有碳化钨增强相的镍基合金复合涂层。
【技术特征摘要】
1.一种以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：一、按体积取铸造球形碳化钨粉末50-600份，以及包括镍320-776份、铬24-76份、硼11-33份、硅16-48份和铁10-33份的镍基合金钎料粉末，混合均匀，得到混合粉末；二、按混合粉末的体积的15％-25％取聚四氟乙烯粉末加入到步骤一称取的混合粉末中，搅拌混合，然后辊压成型为合金粉末布；三、将试样金属表面进行喷砂处理，把步骤二中成型的合金粉末布贴在试样金属的表面；四、将经步骤三处理的试样金属放入到真空钎焊炉内，先抽真空至10-3Pa，然后以5℃/min-10℃/min速度升温至200℃-400℃并保持0.5h-1h，再以10℃/min-15℃/min速度升温至1000℃-1100℃保温0.5h-1h，然后再以10℃/min-20℃/min速度降温至室温，得到真空钎焊工艺下的含有碳化钨增强相的镍基合金复合涂层。2.根据权利要求1所述以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，其特征在于，所述合金粉末布的厚度为1mm-3mm。3.根据权利要求1所述以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，其特征在于，步骤一中的所述铸造球形碳化钨粉末的粒径为200-325目。4.根据权利要求1所述以高分子材料为骨架的粉末表面冶金强化的工艺方法，其特征在于，步骤一中所述铸造球形碳化钨粉末为50-500份，所述镍基合金钎料粉末为体积比为350-776份的镍、27-76份的铬、13-33份的硼、18-48份的硅以及11-33份...
【专利技术属性】
技术研发人员：于新海，王奕彤，焦伦龄，涂善东，杨留，方品田，潘凤洋，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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