权利要求
1.一种喷涂特种耐磨合金的工艺，包括以下步骤;
S1：基材表面处理;
S2：喷涂工艺;
S3：热处理工艺;
S4：后期检查与性能测试;
所述基材表面处理包括清洁基材表面、喷砂处理、烘干处理，所述喷涂工艺包括喷涂设备准备、喷涂粉末准备、喷涂过程、涂层质量检查，所述热处理工艺包括热处理前准备、热处理过程、冷却过程，所述后期检查与性能测试包括附着力测试、涂层厚度测试、硬度测试、耐腐蚀性测试，还包括喷涂合金材料、基材材料、涂层后处理材料、高温等离子喷涂设备、基材预处理设备、后处理炉。
2.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述喷涂合金材料包括钨
钴合金粉末(WC-Co)，其成分为WC(硬质合金部分)：80%、Co(钴基金属粘结剂)：20%，粒度：10-45μm，所述基材材料为Q235钢，所述涂层后处理材料包括氩气保护气氛，所述高温等离子喷涂设备的型号为Sulzer Metco 9MB等离子喷枪，喷涂电流为400-600A，氩气流量为50-60L/min，氧气流量为10-20L/min，加热功率为40-60kW，所述基材预处理设备包括喷砂机，喷砂颗粒的粒度为80-120目，所述后处理炉包括使用氩气保护气氛的中频炉。
3.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述清洁基材表面包括使用丙酮彻底擦拭基材表面，去除油脂、灰尘，并超声波清洗，确保基材表面无任何污染，所述喷砂处理包括使用喷砂机对基材表面进行粗糙化处理，确保表面粗糙度(Ra)在6-12μm之间，以增强涂层的附着力，使用粒度为80-120目的钢砂，喷砂角度为30°-45°，喷砂压力控制在0.3-0.5Mpa，所述烘干处理包括将处理完毕后的基材放入烘干炉中，在150-200℃的温度下进行烘干，去除基材表面可能残留的水分和油脂，烘干时间为30分钟，确保表面干燥。
4.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述喷涂设备准备包括确认喷涂设备气体流量、电流和电压设置合适，其中电压设置为60-80V，所述喷涂粉末准备包括使用WC-Co粉末，粒度范围为10-45μm，确保粉末流动性和熔化效果，根据涂层需求调整喷涂粉末的供给量，控制范围为10-15g/min。
5.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述喷涂过程包括确保喷涂枪与基材表面的距离保持在150-250mm之间，喷涂时使用交叉喷涂方法，每层涂层厚度控制在100-150μm，总涂层厚度为150-300μm，喷涂速度：1-2m/min，确保涂层厚度均匀，避免涂层局部过薄或过厚，喷涂过程中保持稳定的温度保持范围为1800-2200℃，避免过高温度导致粉末过度氧化或熔化，所述涂层质量检查包括喷涂完成后，使用非接触式涂层厚度测量仪检测涂层厚度，确保涂层厚度在预定范围即150-300μm，使用显微镜对涂层表面进行检查，确保涂层均匀无气孔、裂纹。
6.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述热处理前准备包括将喷涂后的基材放入热处理炉中，确保炉内的气氛为惰性气体保护，防止涂层氧化，所述热处理过程包括将涂层材料加热至500-600℃，并保持2-3小时，确保涂层烧结致密，保温时间控制为2-3小时，保证涂层与基材之间的金属粘结层完全烧结，增强附着力和耐磨性，所述冷却过程包括完成加热后，关闭炉门并自然冷却，避免快速冷却导致涂层内应力过大，产生裂纹或剥落。
7.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述附着力测试包括使用拉拔试验和刮刀测试来检查涂层与基材之间的附着力，附着力标准为涂层与基材界面无剥离现象，涂层与基材的拉拔强度应大于20Mpa，所述涂层厚度测试包括使用涂层厚度测量仪检测涂层的实际厚度，确保涂层厚度为150-300μm。
8.根据权利要求1所述的一种喷涂特种耐磨合金的工艺，其特征在于：所述硬度测试包括采用维氏硬度计对涂层进行硬度测试，要求涂层硬度达到850-1000HV，确保涂层的耐磨性，所述耐腐蚀性测试包括通过盐雾测试，评估涂层的抗腐蚀性能，确保其在湿气或化学腐蚀环境中的稳定性。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于喷涂合金工艺技术领域，具体为一种喷涂特种耐磨合金的工艺。
背景技术
[0002]喷涂特种耐磨合金的工艺是一种先进的材料表面处理技术，它通过特定的工艺步骤将特种耐磨合金以涂层的形式牢固地附着在基材表面，以提高基材的耐磨性、耐腐蚀性及其他特定性能。喷涂特种耐磨合金的工艺主要利用物理或化学的方法，将特种耐磨合金粉末或粒子喷涂在基材表面，并通过一系列后续处理，如重熔、抛光等，使涂层与基材形成冶金结合，从而获得牢固且性能优异的涂层。
[0003]当采用喷涂特种耐磨合金的工艺仍然存在一系列问题，如涂层附着力不足、涂层均匀性差、耐高温性能不足、涂层脆性过大的问题，其中由于层与基材的粘结不牢固，长时间使用后涂层容易剥离，导致耐磨效果大幅下降，喷涂过程中的涂层厚度不均匀，可能导致某些区域的涂层较薄，从而影响整体耐磨性能和寿命，涂层厚度过薄的区域会更容易磨损，影响使用效果，特种耐磨合金涂层在喷涂过程中，如果涂层内部应力过大或材料本身硬度较高，可能导致涂层产生裂纹或开裂，特别是在温度骤变或受到机械冲击时，在高温环境下使用的设备，如果喷涂的特种耐磨合金材料耐高温性差，涂层可能会在高温下氧化、熔化或变形，降低其耐磨效果，所以针对上述问题，仍需对现有工艺进行改进。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种喷涂特种耐磨合金的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种喷涂特种耐磨合金的工艺，包括以下步骤;
[0006]S1：基材表面处理;
[0007]S2：喷涂工艺;
[0008]S3：热处理工艺;
[0009]S4：后期检查与性能测试;
[0010]所述基材表面处理包括清洁基材表面、喷砂处理、烘干处理，所述喷涂工艺包括喷涂设备准备、喷涂粉末准备、喷涂过程、涂层质量检查，所述热处理工艺包括热处理前准备、热处理过程、冷却过程，所述后期检查与性能测试包括附着力测试、涂层厚度测试、硬度测试、耐腐蚀性测试，还包括喷涂合金材料、基材材料、涂层后处理材料、高温等离子喷涂设备、基材预处理设备、后处理炉。
[0011]作为本发明进一步的技术方案，所述喷涂合金材料包括钨钴合金粉末(WC-Co)，其成分为WC(硬质合金部分)：80%、Co(钴基金属粘结剂)：20%，粒度：10-45μm，所述基材材料为Q235钢，所述涂层后处理材料包括氩气保护气氛，所述高温等离子喷涂设备的型号为Sulzer Metco 9MB等离子喷枪，喷涂电流为400-600A，氩气流量为50-60L/min，氧气流量为10-20L/min，加热功率为40-60kW，所述基材预处理设备包括喷砂机，喷砂颗粒的粒度为80-120目，所述后处理炉包括使用氩气保护气氛的中频炉。
[0012]作为本发明进一步的技术方案，所述清洁基材表面包括使用丙酮彻底擦拭基材表面，去除油脂、灰尘，并超声波清洗，确保基材表面无任何污染，所述喷砂处理包括使用喷砂机对基材表面进行粗糙化处理，确保表面粗糙度(Ra)在6-12μm之间，以增强涂层的附着力，使用粒度为80-120目的钢砂，喷砂角度为30°-45°，喷砂压力控制在0.3-0.5Mpa，所述烘干处理包括将处理完毕后的基材放入烘干炉中，在150-200℃的温度下进行烘干，去除基材表面可能残留的水分和油脂，烘干时间为30分钟，确保表面干燥。
[0013]作为本发明进一步的技术方案，所述喷涂设备准备包括确认喷涂设备气体流量、电流和电压设置合适，其中电压设置为60-80V，所述喷涂粉末准备包括使用WC-Co粉末，粒度范围为10-45μm，确保粉末流动性和熔化效果，根据涂层需求调整喷涂粉末的供给量，控制范围为10-15g/min。
[0014]作为本发明进一步的技术方案，所述喷涂过程包括确保喷涂枪与基材表面的距离保持在150-250mm之间，喷涂时使用交叉喷涂方法，每层涂层厚度控制在100-150μm，总涂层厚度为150-300μm，喷涂速度：1-2m/min，确保涂层厚度均匀，避免涂层局部过薄或过厚，喷涂过程中保持稳定的温度保持范围为1800-2200℃，避免过高温度导致粉末过度氧化或熔化，所述涂层质量检查包括喷涂完成后，使用非接触式涂层厚度测量仪检测涂层厚度，确保涂层厚度在预定范围即150-300μm，使用显微镜对涂层表面进行检查，确保涂层均匀无气孔、裂纹。
[0015]作为本发明进一步的技术方案，所述热处理前准备包括将喷涂后的基材放入热处理炉中，确保炉内的气氛为惰性气体保护，防止涂层氧化，所述热处理过程包括将涂层材料加热至500-600℃，并保持2-3小时，确保涂层烧结致密，保温时间控制为2-3小时，保证涂层与基材之间的金属粘结层完全烧结，增强附着力和耐磨性，所述冷却过程包括完成加热后，关闭炉门并自然冷却，避免快速冷却导致涂层内应力过大，产生裂纹或剥落。
[0016]作为本发明进一步的技术方案，所述附着力测试包括使用拉拔试验和刮刀测试来检查涂层与基材之间的附着力，附着力标准为涂层与基材界面无剥离现象，涂层与基材的拉拔强度应大于20Mpa，所述涂层厚度测试包括使用涂层厚度测量仪检测涂层的实际厚度，确保涂层厚度为150-300μm。
[0017]作为本发明进一步的技术方案，所述硬度测试包括采用维氏硬度计对涂层进行硬度测试，要求涂层硬度达到850-1000HV，确保涂层的耐磨性，所述耐腐蚀性测试包括通过盐雾测试，评估涂层的抗腐蚀性能，确保其在湿气或化学腐蚀环境中的稳定性。
[0018]本发明的有益效果如下：
[0019]1、本发明通过一系列精细且系统的步骤，极大地提升了涂层的整体质量和性能，从基材表面的清洁处理到喷砂处理，再到烘干处理，每一步都确保了基材表面的洁净度和粗糙度，为涂层的牢固附着提供了坚实的基础，喷涂过程中，通过精确控制喷涂设备的气体流量、电流、电压以及喷涂粉末的供给量，结合交叉喷涂方法和稳定的喷涂温度，实现了涂层厚度的均匀性和预定范围的精确控制，这不仅避免了涂层局部过薄或过厚导致的耐磨性能下降，还确保了涂层表面的均匀性和无缺陷性，热处理工艺的引入，进一步增强了涂层与基材之间的冶金结合，提高了涂层的致密性和耐磨性，通过惰性气体保护下的加热和保温，以及自然冷却过程，有效防止了涂层在高温下的氧化、熔化和变形，同时避免了快速冷却导致的涂层内应力过大问题，这一系列措施共同作用下，使得涂层具备了优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，显著延长了涂层的使用寿命，提升了产品的整体性能。
[0020]2、本发明通过附着力测试、涂层厚度测试、硬度测试和耐腐蚀性测试，全面评估了涂层的各项性能指标，确保了涂层质量的可靠性和稳定性，附着力测试确保了涂层与基材之间的牢固结合，避免了长时间使用后涂层剥离的问题，涂层厚度测试保障了涂层厚度的均匀性和功能性，确保了涂层在预定范围内发挥最佳效果，硬度测试则确保了涂层具备足够的耐磨性，能够抵御外界摩擦和磨损，进一步提升了产品的耐用性。耐腐蚀性测试则通过模拟恶劣环境，验证了涂层在湿气或化学腐蚀条件下的稳定性，保障了涂层在多种应用场景中的可靠性。
附图说明
[0021]图1为本发明整体系统框图;
[0022]图2为本发明基材表面处理流程示意图;
[0023]图3为本发明喷涂工艺表面流程示意图;
[0024]图4为本发明热处理工艺流程示意图;
[0025]图5为本发明后期检查与性能测试流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]如图1至图5所示，本发明实施例中，一种喷涂特种耐磨合金的工艺，包括以下步骤;
[0028]S1：基材表面处理;
[0029]S2：喷涂工艺;
[0030]S3：热处理工艺;
[0031]S4：后期检查与性能测试;
[0032]基材表面处理包括清洁基材表面、喷砂处理、烘干处理，喷涂工艺包括喷涂设备准备、喷涂粉末准备、喷涂过程、涂层质量检查，热处理工艺包括热处理前准备、热处理过程、冷却过程，后期检查与性能测试包括附着力测试、涂层厚度测试、硬度测试、耐腐蚀性测试，还包括喷涂合金材料、基材材料、涂层后处理材料、高温等离子喷涂设备、基材预处理设备、后处理炉。
[0033]通过系统化的步骤，包括基材的精心处理、精准的喷涂与热处理，以及全面的后期检查与性能测试，显著提升了涂层的耐磨性和整体性能，该工艺不仅确保了涂层与基材的牢固结合，还通过细致的热处理过程优化了涂层的微观结构，进一步增强了其硬度和耐腐蚀性，此外，该工艺还涵盖了必要的材料准备和设备使用，为高质量涂层的制备提供了有力保障。
[0034]其中，喷涂合金材料包括钨钴合金粉末(WC-Co)，其成分为WC(硬质合金部分)：80%、Co(钴基金属粘结剂)：20%，粒度：10-45μm，基材材料为Q235钢，涂层后处理材料包括氩气保护气氛，高温等离子喷涂设备的型号为Sulzer Metco 9MB等离子喷枪，喷涂电流为400-600A，氩气流量为50-60L/min，氧气流量为10-20L/min，加热功率为40-60kW，基材预处理设备包括喷砂机，喷砂颗粒的粒度为80-120目，后处理炉包括使用氩气保护气氛的中频炉。
[0035]采用钨钴合金粉末(WC-Co)对Q235钢基材进行喷涂，结合Sulzer Metco9MB等离子喷枪及优化的喷涂参数，实现了涂层的高质量制备。通过精细的基材预处理与氩气保护的涂层后处理，显著提高了涂层的结合强度与耐磨损性能。该工艺不仅确保了涂层成分的均匀分布与微观结构的优化，还通过精确的热处理进一步增强了涂层的硬度与耐腐蚀性。
[0036]如图2所示，清洁基材表面包括使用丙酮彻底擦拭基材表面，去除油脂、灰尘，并超声波清洗，确保基材表面无任何污染，喷砂处理包括使用喷砂机对基材表面进行粗糙化处理，确保表面粗糙度(Ra)在6-12μm之间，以增强涂层的附着力，使用粒度为80-120目的钢砂，喷砂角度为30°-45°，喷砂压力控制在0.3-0.5Mpa，烘干处理包括将处理完毕后的基材放入烘干炉中，在150-200℃的温度下进行烘干，去除基材表面可能残留的水分和油脂，烘干时间为30分钟，确保表面干燥。
[0037]通过丙酮擦拭与超声波清洗的双重清洁手段，彻底去除了基材表面的油脂、灰尘等污染物，为后续处理奠定了坚实基础，喷砂处理不仅实现了基材表面的粗糙化处理，还通过精确控制喷砂参数，确保了涂层附着力的最大化，烘干处理则有效去除了基材表面残留的水分和油脂，进一步提升了涂层的结合质量，这一系列精细的基材表面处理步骤，共同确保了涂层与基材之间的牢固结合，为喷涂特种耐磨合金提供了可靠的基底，显著提升了涂层的整体性能和使用寿命。
[0038]如图3所示，喷涂设备准备包括确认喷涂设备气体流量、电流和电压设置合适，其中电压设置为60-80V，喷涂粉末准备包括使用WC-Co粉末，粒度范围为10-45μm，确保粉末流动性和熔化效果，根据涂层需求调整喷涂粉末的供给量，控制范围为10-15g/min。
[0039]喷涂设备的精确准备，特别是气体流量、电流和电压的细致调节，确保了喷涂过程的稳定性和高效性。WC-Co粉末的精心准备，不仅满足了粒度要求，还通过优化粉末的流动性和熔化效果，提升了涂层的均匀性和致密度。同时，根据涂层需求灵活调整喷涂粉末的供给量，进一步确保了涂层质量的可控性和一致性。
[0040]如图3所示，喷涂过程包括确保喷涂枪与基材表面的距离保持在150-250mm之间，喷涂时使用交叉喷涂方法，每层涂层厚度控制在100-150μm，总涂层厚度为150-300μm，喷涂速度：1-2m/min，确保涂层厚度均匀，避免涂层局部过薄或过厚，喷涂过程中保持稳定的温度保持范围为1800-2200℃，避免过高温度导致粉末过度氧化或熔化，涂层质量检查包括喷涂完成后，使用非接触式涂层厚度测量仪检测涂层厚度，确保涂层厚度在预定范围即150-300μm，使用显微镜对涂层表面进行检查，确保涂层均匀无气孔、裂纹。
[0041]喷涂过程中，通过精确控制喷涂枪与基材的距离、采用交叉喷涂法以及严格把控每层及总涂层厚度，确保了涂层厚度的均匀性和预定范围的实现，稳定的喷涂速度和温度控制有效避免了粉末的过度氧化或熔化，保障了涂层质量，喷涂后的涂层厚度检测和显微镜检查，进一步确保了涂层无缺陷、均匀致密，这些措施共同提升了涂层的整体性能和可靠性，为制备高质量的耐磨合金涂层提供了坚实保障。
[0042]如图4所示，热处理前准备包括将喷涂后的基材放入热处理炉中，确保炉内的气氛为惰性气体保护，防止涂层氧化，热处理过程包括将涂层材料加热至500-600℃，并保持2-3小时，确保涂层烧结致密，保温时间控制为2-3小时，保证涂层与基材之间的金属粘结层完全烧结，增强附着力和耐磨性，冷却过程包括完成加热后，关闭炉门并自然冷却，避免快速冷却导致涂层内应力过大，产生裂纹或剥落。
[0043]通过精确控制加热温度和保温时间，涂层材料得以充分烧结，形成致密结构，显著提升涂层与基材间的结合强度。此外，该工艺还增强了涂层的附着力和耐磨性，延长了涂层的使用寿命。冷却过程的精心设计避免了快速冷却带来的涂层内应力问题，有效防止了裂纹和剥落现象的发生。
[0044]如图5所示，附着力测试包括使用拉拔试验和刮刀测试来检查涂层与基材之间的附着力，附着力标准为涂层与基材界面无剥离现象，涂层与基材的拉拔强度应大于20Mpa，涂层厚度测试包括使用涂层厚度测量仪检测涂层的实际厚度，确保涂层厚度为150-300μm。
[0045]附着力与涂层厚度测试的有益效果在于确保涂层质量。通过拉拔试验和刮刀测试，能够准确评估涂层与基材的结合强度，预防涂层在使用过程中的剥离问题，提高产品的耐用性和安全性。同时，涂层厚度测量则保障了涂层的均匀性和功能性，确保其在规定范围内发挥最佳效果。
[0046]如图5所示，硬度测试包括采用维氏硬度计对涂层进行硬度测试，要求涂层硬度达到850-1000HV，确保涂层的耐磨性，耐腐蚀性测试包括通过盐雾测试，评估涂层的抗腐蚀性能，确保其在湿气或化学腐蚀环境中的稳定性。
[0047]硬度与耐腐蚀性测试对涂层性能的提升至关重要，硬度测试确保了涂层具备足够的耐磨性，能够抵御外界摩擦和磨损，延长使用寿命，而耐腐蚀性测试则通过模拟恶劣环境，验证涂层在湿气或化学腐蚀条件下的稳定性，保障了涂层在多种应用场景中的可靠性。
[0048]通过一系列精细且系统的步骤，极大地提升了涂层的整体质量和性能，从基材表面的清洁处理到喷砂处理，再到烘干处理，每一步都确保了基材表面的洁净度和粗糙度，为涂层的牢固附着提供了坚实的基础，喷涂过程中，通过精确控制喷涂设备的气体流量、电流、电压以及喷涂粉末的供给量，结合交叉喷涂方法和稳定的喷涂温度，实现了涂层厚度的均匀性和预定范围的精确控制，这不仅避免了涂层局部过薄或过厚导致的耐磨性能下降，还确保了涂层表面的均匀性和无缺陷性，热处理工艺的引入，进一步增强了涂层与基材之间的冶金结合，提高了涂层的致密性和耐磨性，通过惰性气体保护下的加热和保温，以及自然冷却过程，有效防止了涂层在高温下的氧化、熔化和变形，同时避免了快速冷却导致的涂层内应力过大问题，这一系列措施共同作用下，使得涂层具备了优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，显著延长了涂层的使用寿命，提升了产品的整体性能。
[0049]通过附着力测试、涂层厚度测试、硬度测试和耐腐蚀性测试，全面评估了涂层的各项性能指标，确保了涂层质量的可靠性和稳定性，附着力测试确保了涂层与基材之间的牢固结合，避免了长时间使用后涂层剥离的问题，涂层厚度测试保障了涂层厚度的均匀性和功能性，确保了涂层在预定范围内发挥最佳效果，硬度测试则确保了涂层具备足够的耐磨性，能够抵御外界摩擦和磨损，进一步提升了产品的耐用性。耐腐蚀性测试则通过模拟恶劣环境，验证了涂层在湿气或化学腐蚀条件下的稳定性，保障了涂层在多种应用场景中的可靠性。
[0050]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(5)
声明：
“喷涂特种耐磨合金的工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：江苏明通福路流体控制设备有限公司
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2025年03月28日 ~ 30日 
