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《高频感应熔覆超音速火焰喷涂NiCrBSi涂层研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、咼频感应熔覆超音速火焰喷涂NiCrBSi涂层研究程国东-马永才-孔爱氏'，王引胆，万举感'（1.海洋石油丄程（骨岛）有限公司，山东青關266520；2•中国石油大学机电学院,山东东«257061；3.青岛笑光机械有限公司，山东青岛266510）摘要：用NiCrBSi自熔性合金粉末、采用超音速火焰喷涂和高頻感应加热技术相结合，在35CrMo钢基体表面进行瘪覆并制得涂层。利用光学显徵镜（0M）和X射线衍射（XRD）分析技术观察和测定了熔痕层组织和相结构，并对其硬度和冲蚀磨损性能进行了测试°结果表明：熔接后镖
2、基涂层与基体形成了良好的冶金结合,层状结构消失，涂层硬度分布均匀，涂层耐冲蚀磨损能力约为HVOF涂层的3倍。关键词：感应熔覆超音速火焰喷涂冲蚀磨损中图分类号:TG174.422文献标识码:A在石油开采和石油加工的高温裂解过程中，存在磨损和腐蚀。为了解决该类问题,線基自熔合金备受青睐⑴，但由于价格昂贵使其应用受到一定限制。通过表面处理的方法在钢铁等廉价基体上沉积一层镰基或铁基合金涂层就能解决经济性与实用性的矛盾，也是目前人们研究的热点方法之一。超音速火焰喷涂因具有火焰速度高、温度相对较低的特点，在喷涂金属
3、陶瓷材料中能有效地抑制碳化物等硬质相的分解，可获得结合强度高、致密性好、碳化物含量高和耐磨性能优越的涂层⑺。但它也有缺点：获得性能稳定的涂层较薄（小于300pm）,涂层与基体间是机械结合，抗冲击性能差，涂层组织不均匀，性能不稳定⑶，尤其是当涂层应用于石油开采和石油加工的高温裂解过程中时。35CrMo石油钻杆在钻井的过程中，其耐泥浆冲蚀性能差，限制了其在井下的使用时间。冈此钻杆表面层质量优劣成为直接影响使用寿命的关键因索之一,其基本要求为：（1）表面强化层的硬度高;（2）与基体结合强度高;（3）耐冲蚀性好
4、⑷。为了延长在井下的使用寿命，采用超音速火焰喷涂技术在35CrMo表面预制备厚度为350~400球基涂层，为了克服超音速火焰喷涂层的缺点，采用高频感应加热（HighFrequencyInductionHeatHFIF）技术对其进行改性处理,并研究其组织、相结构和耐冲蚀性能，来解决钻杆和石化领域相关设备耐冲刷腐蚀能力差的问题。1试验方法1.1涂层材料及制备方法采用西安交通大学研制的CH-2000型超音速文章编号：1007-015X（2011）03-0012-04火焰喷涂系统预制备涂层。该系统是以丙烷为燃
5、料气体，高压氧气为助燃气体，氮气为送粉气。采用HFP・30C型高频感应加热设备进行熔覆，基体材料为35CrMo,喷涂粉末为NiCrBSi自熔合金粉末。主要化学成分为Cr,B,Si和Fe,它们的质量分数分别为16%,4%,4%和3.5%X的质量分数小于1%,还有部分余量为Ni。粉末材料的口数为-150-400目。1.2涂层的组织与性能测试用Nicon-300型立式金相显微镜观察涂层组织;用D/MAX-RB型X•射线衍射仪对制备的试样进行物相结构分析;用ModelX-650型扫描电镜对涂层冲蚀磨损表面进行微
6、观形貌分析;用MH3型屏显硬度计测定硬度，载荷为200g,加载时间为15so冲蚀磨损试验是在根据ACT-JP冲蚀试验机原理制造的常温冲蚀磨损试验机上进行,试验机主要由磨料供给系统、气体供给系统和试样固從系统等组成，试样每冲蚀10min,取出酒精消洗，吹干称其质量直至冲蚀到基体，采用BS2103型电子天平（精度为10"g）测量试样冲蚀磨损质量损失，冲蚀磨损试验参数见表1。收稿H期：2010-10-12；修稿H期：2011-04-10o作者简介：程国东（1980-）,助理工程师，现在中国海洋石油总公司海洋石
7、油工程股份有限公司青岛分公司主要从事钢结构腐蚀研究与表面防护工作。E-mail：chenggd@mail,cooec.com・cn2试验结果与分析2.1涂层的相分析NiCrBSi涂层的X衍射谱见图1。由图1(a)可见喷涂层的物相主要由Ni基固溶体以及CmC2,Cr23C6,Ni2B和CrB组成。由图1(b)可知，喷涂层经熔覆后物相构成主要由Ni基固溶体以及Cr7C3,C切C6，NiB,CrB和禺5等组成，可见涂层的物相结构并没有大的改变。表1冲烛磨损试验参数参数・数值冲蚀距离/cm20压缩空气压力/(k
8、g・cm*2)2鮭/目28-40冲烛角度/(°)90喷嘴内径/mm3.6冲蚀粒子潦量/(g・s“)2.83Ni⑻涂层与基体的界面400x4000350030002500200015001000500Ni2B-LrlCrB(b)涂层中部400xV•I1I204060<■I■8010020/(°)(b)感应熔覆HVOF涂层图1NiCrBSi涂层的X射线衍射谱(c)涂层近表而400x2.2显微组织分析超音速火焰喷NiCrBSi涂层经高频感应熔覆后
