一种渣浆泵用耐磨叶轮及其制备方法与流程

本发明涉及叶轮，具体的，涉及一种渣浆泵用耐磨叶轮及其制备方法。

背景技术：

1、渣浆泵是一种通过离心力输送固液混合介质的设备，广泛应用于矿山、冶金、电力、煤炭、环保等行业，用于输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体，如矿浆、灰浆、煤浆等。叶轮作为渣浆泵最核心的过流部件，直接承受高速运动的固体颗粒的冲击与切削，其磨损问题一直是制约渣浆泵使用寿命和运行可靠性的关键瓶颈。

2、渣浆泵叶轮的磨损机制较为复杂，主要涉及颗粒冲刷、冲击磨损以及空化-磨蚀的联合作用。其中，叶轮叶片头部因颗粒碰撞概率大，磨损尤为严重；而叶片压力面出口区域因易产生回流和涡流，进一步加剧了颗粒的反复冲击。为提升叶轮的耐磨性能，目前较为常见的技术手段是在叶轮基体表面制备耐磨涂层，通过喷涂等方式形成一层高硬度保护层。然而，现有耐磨涂层仍存在涂层与基体结合强度不足的问题，在浆体冲蚀与热循环交变应力的共同作用下，涂层与基体的界面易成为薄弱环节，导致涂层过早剥离，使得叶轮耐磨性能提升幅度有限，难以满足日益严苛的工况需求。

技术实现思路

1、本发明提出一种渣浆泵用耐磨叶轮及其制备方法，以解决或缓解上述问题中的至少一个问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出一种渣浆泵用耐磨叶轮，由叶轮基体和喷涂在所述叶轮基体表面的耐磨涂层组成，所述耐磨涂层由以下质量百分比的组分组成：

4、c 1.5%~1.8%、si 1.5%~2.0%、cr 15.0%~18.0%、cu 0.35%~0.45%、b 0.08%~0.15%、ti 0.15%~0.20%、nb 0.04%~0.08%、mo 0.3%~0.4%、ce 0.05%~0.08%、s≤0.03%、p≤0.03%，余量为铁及其不可避免的杂质。

5、优选地，所述nb、所述ce和所述nb的质量满足以下关系：0.25≤(nb+ce)/mo≤0.375。

6、优选地，所述叶轮基体为不锈钢叶轮基体。

7、本发明还提出一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、对所述叶轮基体表面进行喷砂、清洁处理后，得到表面预处理叶轮基体，在所述表面预处理叶轮基体表面喷涂耐磨涂层材料，形成耐磨涂层；

9、s2、对所述耐磨涂层进行热处理，打磨、抛光，得到所述渣浆泵用耐磨叶轮。

10、优选地，所述喷砂时，喷砂原料包括石榴石砂、氧化铝、棕刚玉砂中的一种或多种；

11、所述喷砂时，喷砂压力为0.5~0.8mpa，喷砂时间为20~40min。

12、优选地，所述喷涂时，喷涂距离为190~200mm，送粉量为70~120g/min，喷涂温度为95~105℃。

13、优选地，步骤s1中，喷涂耐磨涂层材料前，对所述表面预处理叶轮基体进行预热处理。

14、优选地，所述预热处理分为第一段预热处理和第二段预热处理；

15、所述第一段预热处理时，在250~400℃下预热10~20min；

16、所述第二段预热处理时，在650~700℃下预热5~10min。

17、优选地，所述热处理时，分为第一段热处理、第二段热处理；

18、所述第一段热处理时，以5~20℃/min的升温速率升温至750~850℃，保温1~2h；

19、第二段热处理时，以5~20℃/min的升温速率升温至1050~1150℃，保温20~30min后，以5~10℃/min的降温速率冷却至室温。

20、优选地，所述第一段热处理的升温速率＜第二段热处理的升温速率。

21、本发明的有益效果为：

22、本发明中，渣浆泵用耐磨叶轮由叶轮基体和喷涂于其表面的耐磨涂层构成，该耐磨涂层为铁基涂层，包含fe、c、si、cr、cu、b、ti、nb、mo、ce、s、p元素。其中，cr含量为15.0%~20.0%，配合c含量1.5%~1.8%，可在涂层组织中生成大量高硬度碳化物，从而赋予叶轮基础的耐磨性能。在此基础上，本发明同时引入nb、mo、ce三种元素，进一步优化涂层微观结构与界面性能，其中，nb能够在体系中形成硬质相，并起到细化铬碳化物晶相的作用；mo可在晶界及碳化物相界面处富集，有效抑制碳化物在高温喷涂及后续热处理过程中的粗化长大，使涂层组织保持稳定细小的形态；ce则能够去除晶界有害杂质，弱化晶界脆性，改善界面结合质量。通过nb、mo、ce的并用，耐磨涂层在维持高铬高硬度骨架的同时，兼具细化的碳化物组织、强韧的基体支撑和良好的界面结合特性，从而有效提升渣浆泵用叶轮的耐磨性能，即使在高浓度固体颗粒浆体的冲蚀工况下，仍具备优异的使用寿命。

1.一种渣浆泵用耐磨叶轮，由叶轮基体和喷涂在所述叶轮基体表面的耐磨涂层组成，其特征在于，所述耐磨涂层由以下质量百分比的组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮，其特征在于，所述nb、所述ce和所述nb的质量满足以下关系：0.25≤(nb+ce)/mo≤0.375。

3.根据权利要求1所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮，其特征在于，所述叶轮基体为不锈钢叶轮基体。

4.一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，用于制备权利要求1~3任意一项所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，所述喷砂时，喷砂原料包括石榴石砂、氧化铝、棕刚玉砂中的一种或多种；

6.根据权利要求4所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，所述喷涂时，喷涂距离为190~200mm，送粉量为70~120g/min，喷涂温度为95~105℃。

7.根据权利要求4所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，步骤s1中，喷涂耐磨涂层材料前，对所述表面预处理叶轮基体进行预热处理。

8.根据权利要求7所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，所述预热处理分为第一段预热处理和第二段预热处理；

9.根据权利要求4所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，所述热处理时，分为第一段热处理、第二段热处理；

10.根据权利要求9所述的一种渣浆泵用耐磨叶轮的制备方法，其特征在于，所述第一段热处理的升温速率＜第二段热处理的升温速率。