45CT

45CT（共3篇）

45CT 篇1

0 前 言

金属(钢铁)材质的设备在高温环境下工作,表面暴露在空气中,容易氧化生成FeO,Fe2O3,Fe3O4等氧化物。这些氧化物硬而脆,结构疏松,受外力会断裂、脱落,氧分子可以透过金属氧化物与内部未氧化的基体继续反应,使设备不能正常工作且寿命明显缩短。火电厂中由此造成的锅炉设备(水冷壁管道、省煤器管道、过热器管道和再热器管道)漏泄事故,占总事故的60%以上[1];一些用于冶炼的金属反应釜的内外壁也受到严重氧化。热喷涂层可以很好地解决这些问题,目前对抗高温氧化涂层的研究大多是性能和机理分析,而对涂层与基体结合方面的研究较少。

本工作采用高Ni-Cr丝材,即国产45CT[2,3,4,5],在Q235钢表面电弧喷涂45CT涂层,研究了其抗高温氧化性能及机理,并与传统Ni-Cr涂层进行比较;重点研究了涂层与基体之间的结合情况,同时对过渡层的性能也进行了研究。

1 试 验

1.1 基材前处理

基材选用Q235钢,尺寸为70.0 mm×30.0 mm×1.4 mm,成分(质量分数,下同):0.180%C,2.600%Si,2.700%Mn,0.035%S,0.035%P,余量Fe。采用碱液(30 g/L NaOH,40 g/L Na2CO3,40 g/L Na3PO4)对其除油,然后用22号刚玉砂对其表面进行喷砂,喷砂角度90°,以增加基体与涂层的接触面积及结合力。

1.2 涂层的制备

电弧喷涂丝材选用ϕ2 mm的45CT和传统Ni-Cr合金。45CT成分:45%Cr,4%Ti,余量Ni。传统Ni-Cr合金成分:30%Cr,余量Ni。电弧喷涂工艺参数:电流180 A,电压35 V,空气压力4 MPa,喷涂距离190 mm,喷涂角度90°。

1.3 测试分析

将涂层剥离放入CVD(G)~07/30/1型电阻炉中加热至900 ℃进行高温氧化试验,恒温下使剥离涂层双面氧化,总时间为60 h,每间隔10 h测量剥离涂层的质量,计算其增重量,并绘制氧化动力学曲线。为方便涂层剥离,在未经喷砂处理的基体上喷涂45CT涂层和Ni-Cr涂层。在相同条件下,对经喷砂处理并电弧喷涂的2种涂层试样以及Q235钢基体进行高温氧化试验,观察涂层和基体的结合情况。

用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜等对涂层的形貌、结构和成分进行分析,并观察涂层与基体之间的结合情况。

2 高温氧化试验

2.1 高温氧化动力学性能

图1为2种涂层在900 ℃下的氧化动力学曲线:曲线符合抛物线方程,随着氧化时间的延长,氧化增重量增加;初期氧化增重较快,随后减慢,趋于平缓,氧化速度降低,这表明涂层具有良好的抗高温氧化性能;45CT涂层增重比Ni-Cr涂层少,说明其抗高温氧化性能优于Ni-Cr涂层。氧化试验后,2种涂层表面没有起皮、开裂、剥落,45CT涂层表面发绿,而基体受外力作用时出现了严重的层状剥落现象,说明2种涂层的抗高温氧化性能都优于基体。

2.2 2种涂层高温氧化机理

图2为2种涂层经900 ℃高温氧化50 h后的表面SEM形貌。图3为45CT涂层未高温氧化的表面SEM形貌。对比可知:未经高温氧化的45CT涂层表面均匀性较差,晶粒较大且分布弥散,经高温氧化后的45CT涂层表面比较均匀,组织结构致密,晶粒细小;高温氧化后Ni-Cr涂层的均匀性、致密性不及45CT涂层。图4为45CT涂层高温氧化50 h前后的表面能谱,其主要成分见表2。

从图4和表2看出,涂层表面所含有的主要元素是O,Ni和Cr,表明涂层表面形成的晶粒为Ni和Cr的氧化物,且高温氧化后表面的Cr和O的含量明显上升,Ni含量降低,证明Cr优先被氧化。

图5为45CT涂层900 ℃氧化50 h后的XRD谱,涂层表面形成的Cr2O3和NiCr2O4具有良好的抗高温氧化性能,晶粒细小致密的Cr2O3和NiCr2O4涂层可以阻止氧的侵入,保护基体。

3 过渡层成分及性能

图6为2种涂层试样高温氧化前后截面的SEM形貌:2种涂层和基体之间都形成了中间层,2种涂层的中间层都有向基体扩散的特点;中间层向基体扩散的深度随氧化时间的增加而增加。图7为2种涂层试样截面中间层的能谱,其主要成分见表3。

从图7和表3可知:2种涂层的中间层都含有Ni,Cr,Fe,根据其扩散形貌可判定中间层为过渡层;过渡层中Ni和Cr的含量随时间的增加而增加;未经氧化的45CT涂层试样的中间层中也含有涂层和基体中的元素,但扩散现象不明显。未经氧化的45CT涂层试样形成中间层是因为喷涂时基体表面迅速升温,被瞬间氧化成很薄的一层,当45CT熔融颗粒撞击基体表面时,在电弧喷涂热量作用下产生互扩散作用所致。

图8为45CT涂层试样900 ℃高温氧化30 h后截面中间层的XRD谱:过渡层主要由Ni-Cr-Fe(Ni,Cr,Fe 3种元素组成的相),[Fe,Ni](Fe和Ni形成的固溶体)和Fe组成。过渡层中Ni-Cr-Fe,[Fe,Ni]相有良好的抗高温氧化性能,可进一步保护基体不受氧化,且随

着时间的延长,涂层向基体中的扩散加剧,使过渡层增厚。

图9为2种涂层试样在900 ℃下高温氧化后截面的金相形貌:涂层呈现明显的层状结构,涂层与基体结合处的组织形貌异于涂层和基体的结构,且在结合处存在扩散;随着氧化时间的延长,扩散的深度增加,过渡层厚度增大;45CT涂层试样的过渡层比Ni-Cr涂层试样的略厚。分析可知,涂层与基体之间存在过渡层,且过渡层结构比较致密均匀。基体和涂层之间在高温环境下发生扩散作用,呈现冶金结合特征。过渡层的存在增加了涂层和基体之间的结合力。

4 结 论

(1)45CT涂层和Ni-Cr涂层都具有抗高温氧化性能,但45CT涂层的更优。

(2)45CT涂层和Ni-Cr涂层能抗高温氧化是因为涂层中形成的Cr2O3和NiCr2O4具有优良的抗高温氧化性,可保护基体不被氧化。45CT涂层中的Cr含量比Ni-Cr涂层中的高,形成的Cr2O3组织致密均匀,晶粒细小,抗高温氧化性能比Ni-Cr涂层好。

(3)涂层和基体间存在过渡层,其主要由Ni-Cr-Fe,[Fe,Ni]和Fe相构成,涂层和基体之间冶金结合,提高了基体和涂层之间的结合力,可以进一步阻止氧的侵入,使基体不被氧化。

参考文献

[1]霍平,王建平,李嘉.电厂锅炉水冷壁防护涂层的抗高温腐蚀性能研究[J].锅炉技术,2009,40(3):58～61.

[2]徐滨士,马世宁,李长青,等.几种电弧喷涂涂层抗热腐蚀性能研究[J].中国表面工程,1998,11(2):14～18.

[3]Ma S N,Liu Q,Li C Q.Study of hot corrosion resistancemechanisms of arc spraying coatings[J].Acta MetallurgicaSinica(English Letters),1999,12(5):1 007～1 013.

[4]刘谦,马世宁.电弧喷涂层高温氧化行为[J].金属热处理,2002,27(8):27～30.

[5]Zanchuk W.The use of tafaloy45CT:A Ni-Cr-Ti alloy asan arc sprayed corrosion barrier in high temperatures[J].Surf Coat Technol,1989,39/40:65～69.

ZB45包装机CT胶缸到位改进 篇2

关键词：胶缸,检测,停机

1 前言

ZB 45型硬盒包装机组是从意大利G.D公司引进X 2-SC包装机组全套技术, 经消化吸收后国产化的卷烟包装设备。整个机组包括Y B 45型硬盒包装机、Y B 55型盒外透明纸包装机、Y B 65型硬条包装机和Y B 99型条外透明纸包装机等几部分。

其机组中的硬盒包装机Y B 65由人工将成叠的硬盒纸放置在机器的纸库内, 装置中的两个扇形吸纸轮将纸库中底层的一张硬盒纸从纸库中吸出, 送至机器顶部的一组硬盒纸输送辊之间, 在这组输送辊的夹持和滚送下, 硬盒纸将被送至机器中的另一组下纸轮。

在输送辊组与下纸轮组之间, 装有上胶装置对硬盒纸上各需封合的折边进行涂胶, 然后再由下纸轮向下输送, 并在摆动导板的导向下, 硬盒纸被送至机器的包装位置。

条盒在输送的过程中, 需要上胶器旋转涂胶。然而条盒上的胶缸必须推到位才能使上胶器均匀上胶, 如果胶缸推不倒位, 就造成条包无胶点等严重质量隐患。

Y B 65条盒胶缸处, 设有一个旋转手柄, 这个手柄可以起到限位的作用。合上旋转手柄, 就可以确保条盒胶缸到位。然而, 此处没有设计手柄检测装置, 在机器启动时有时会因振动造成手柄自行脱落, 或者挡车工在进行停机保养条盒胶垢时, 忘记合上C T胶缸上的固定手柄等, 造成条包无胶点的严重质量隐患。

因此, 对条盒胶缸处手柄处进行改进, 增加一个检测点, 从而使该处检测装置能够检测到手柄是否旋转到位。

2 存在问题

挡车工在对条盒包装机进行停机保养, 清理胶垢后, 再开机时会出现胶缸不到位, 固定手柄忘合上和机器运行时因振动造成手柄脱落现象, 造成条包无胶点等严重质量隐患, 和原材料浪费。

本实用新型提供一种C T胶缸检测机构, 可检测挡车工在停机保养条盒胶垢时, 忘记合上固定手柄, 导致条盒无胶点的质量隐患, 并且还解决了C T胶缸推不到位的问题。不仅降低了原材料的消耗, 也保证了质量方面的要求。

3 改进方法

3.1 原因分析与改进

为解决上述问题, 本实用新型采用如下技术方案:C T胶缸检测到位机构包括固定在机身上的一根轴, 检测的支板, 检测。首先对胶缸固定手柄进行分析, 由于手柄合上, 脱落是径向移动, 因此决定在手柄合上时增加一个检测点, 当手柄忘记合上或设备运转时因震动脱落时, 可以让机器停止运转, 确保条盒上胶均匀。要增加检测点, 就要增加固定检测零件和固定点, 首先在胶缸下方机身上加工一个8毫米螺纹孔;然后加工固定轴紧固件及相关零件。

3.2 具体实施方式

如图1所示, 在机身上钻一个8M的孔;加工一根轴, 轴长100m m, 轴直径16m m, 轴的一端加工成长20m m的8m m螺纹;轴的另一端钻一个6m m的螺纹孔;加工一个长为60m m, 宽为16m m, 厚3m m的支板;支板两端面分别加工直径为6m m, 12m m的两个圆孔。

具体实施时, 一端为8m的螺纹轴, 旋入C T胶缸上部8m的横梁孔中, 另一端用6m螺丝连接轴与支板, 支板另一端连接检测装置。

3.3 胶缸检测电路原理分析及改进

C T胶缸检测到位机构, 其特征在于:轴一端固定在机身上, 另一端与支板连接, 检测连接在支板另一端。该检测为电容式检测开关, 主要用于检测C T胶缸手柄装置是否到位。检测开关固定在离手柄2m m处, 可以调整传感器以便检测开关能有效检测到手柄位置。

其工作原理是:当C T胶缸手柄接近开关时, 使电容的介电常数发生变化, 从而使电容量发生变化, 使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化, 由此便可控制开关的接通或断开。正是由于电容式接近开关的这种检测特性, 如果C T胶缸上手柄未合上或者机器运动工作中手柄自行脱落, 电容式检测开关检测到后, 立刻停机。不仅降低了原材料的消耗, 而且防止质量隐患的发生。

4 改进后效果

该研究成果实施后, 我们对设备的整体运行情况进行了跟踪观察测试, 发现改进后的装置运行良好且对整机的性能没有干扰。还通过人工测试的方法, 对改造后的检测效果进行测试、验证发现, C T无胶点均能被准确地检测。

杜绝了条盒无胶点质量事故, 提高了我厂设备对产品质量的保障能力。消除了操作工因为自检发现C T无胶点, 而翻箱检查产品质量的劳动强度。此项改进取得了一定的社会效益, 并向公司提出的零缺陷产品, 又靠拢了一大步。

参考文献

[1]烟机设备修理工 (包装) 专业知识[M].郑州:河南科学技术出版社, 2013.

[2]烟机设备修理工 (包装) 基础知识[M].郑州:河南科学技术出版社, 2013.

45CT 篇3

关键词：电弧喷涂,Al,45CT,喷涂层,过渡层,抗高温氧化性能,氧化机理

0前言

高温环境中金属氧化十分迅速,危害严重。在热加工中,钢铁氧化损耗平均约为10%[1];在燃煤电厂中,锅炉管道的氧化腐蚀问题严重影响电厂的安全运行。因此,必须采取有效措施防止或降低工件的高温氧化。热喷涂可有效、经济、可靠地解决这一难题。电弧热喷涂技术生产效率高、成本低、涂层性能较好,现场施工方便,具有广阔的应用前景[2,3,4,5,6,7,8]。

目前,对喷涂层与基体结合处的抗高温氧化性能的研究报道较少。本工作采用电弧喷涂技术在Q235钢上制备了相同厚度的Al,45CT涂层及其复合涂层,分析了涂层在喷涂态及高温氧化后的组织形貌、相组成及成分,重点研究了高温氧化后涂层与基体界面过渡层的状态,探讨了涂层的抗高温氧化机理。

1试验

1.1基材前处理

基材为Q235钢板,尺寸为:50.0 mm×20.0 mm×2.4 mm。化学成分(质量分数):0.18%C,2.60%Si,2.70%Mn,0.035%S,0.035%P,其余为Fe。

用20号棕刚玉对基体各个表面进行喷砂处理,以提高基体表面的活性和表面积,增强涂层与基体的结合强度并改善涂层内应力分布状况。

1.2 涂层制备

采用电弧喷涂技术对基体的6个面进行喷涂。喷涂厚度为0.6 mm,喷涂材料分别选用ϕ3.0 mm铝丝(99.5%)及ϕ2.0 mm 45CT合金丝。45CT化学成分(质量分数):45%Cr,4%Ti,其余为Ni。喷涂工艺参数见表1。制备复合涂层时,采用相同的工艺参数先喷涂0.3 mm厚的45CT,接着喷涂0.3 mm厚的Al涂层。喷涂后在表面均匀涂刷水玻璃溶液(Na2SiO3),常温风干,封闭涂层孔隙,同时在涂层表面还可形成一种隔离保护层,防止腐蚀介质渗入。

1.3检测分析

将3种涂层试样置于箱式电阻炉中,980 ℃氧化60 h。采用精度为0.1mg的分析天平称重,间隔一定时间称一次,计算试样单位表面积质量的变化并绘制氧化增重曲线。

采用配有能谱分析仪(EDX)的扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层形貌、成分和物相进行分析,比较不同涂层的氧化行为和抗氧化机理。

2结果与讨论

2.1涂层的抗氧化性能

3种涂层的氧化增重曲线见图1。从图1可看出:3种涂层的增重趋势相似,氧化最初的十几个小时,氧化速度都较快,随着氧化时间的延长,涂层氧化速度降低,曲线变得平缓,说明涂层表面形成了具有保护性的膜,抑制了氧化过程的进一步进行;氧化增重随氧化时间的延长逐渐增加,复合涂层增重最大,Al涂层次之,45CT涂层最少。3种涂层高温下均具有很好的抗氧化性,但是,氧化之后,Al涂层和复合涂层表面氧化膜大量剥落,45CT涂层表面氧化膜较为完整,表明45CT涂层具有最优的抗高温氧化性。

2.2过渡层的形貌

图2为3种涂层氧化前的截面SEM形貌。由图2可见,各个涂层和基体之间有较为明显的分界线,没有明显的扩散现象。

图3为3种涂层高温氧化后的截面SEM形貌。图3中涂层与基体结合的组织形貌均与高温氧化前的不同,且还存在扩散现象,即为过渡层。各涂层状况说明:(1)高温作用下,45CT涂层中的主要元素Ni,Cr向基体扩散,而基体中的Fe元素向涂层方向扩散,由此形成了两者间的过渡层;随着氧化时间的增加,过渡层的厚度也随之增加且有继续向基体扩散的趋势,高温氧化60 h后,过渡层平均厚度可达30 μm左右;(2)Al涂层中,随着氧化时间的增加,过渡层的深度也增加,但其边界愈来愈不明显,Al涂层中的Al扩散到涂层表面,与空气中的氧结合生成致密的Al2O3膜,隔绝了钢铁基体与氧的接触,起到很好的抗高温氧化作用;(3)复合涂层中高温氧化后各涂层间已无明显界面,发生了互扩散,涂层与基体结合处也发生了互扩散,形成一层清晰的过渡层;随着保温时间的增加,涂层之间的过渡层变得紧密,涂层与基体间的过渡层变得连续、致密,并且有向基体继续扩散的趋势。复合涂层气孔率比Al,45CT涂层高,是由喷涂距离变为200 mm而造成的。

2.3过渡层的成分、组织结构及性能

图4为45CT涂层350 ℃高温氧化24,60 h后过渡层的能谱。涂层高温氧化24 h后,过渡层元素的含量为11.11%Ni,4.25%Cr,84.64%Fe;氧化60 h后含量为21.06%Ni,8.64%Cr,62.99%Fe。2图中过渡层中均含有Ni,Cr,Fe元素,且随着氧化时间的增加,过渡层中Ni,Cr含量随之增加。

图5为45CT涂层截面的XRD谱。由图5可知:过渡层主要相为Ni - Cr - Fe,[Fe,Ni],Fe - Cr, Fe,C,Ni - Cr - Fe,[Fe,Ni],其中,Fe - Cr相具有抗高温氧化性能,保护基体不被氧化,金刚石研磨膏研磨后,截面残余少量研磨膏,因此过渡层中有C相。

由Al涂层能谱分析可知:Al含量从涂层向基体梯度递减,说明外面涂层中的铝原子逐渐向基体内扩散,过渡层中平均Al含量为16.69%,可见过渡层中铝量很低,导致高温氧化后,氧化膜的自我修复能力减弱,对基体的保护性能减弱,表明过渡层中形成了抗高温氧化相AlFe3,由于Al和Fe具有较大的结合能,氧原子很难由过渡层进入基体,过渡层的存在很好地保护了基体。

经复合涂层能谱分析,涂层高温氧化60 h后Al涂层与45CT涂层过渡层中元素含量(质量分数):44.53%Ni,6.01%Cr,32.68%Fe,7.99%Al,8.79%O,45CT涂层与基体的过渡层元素含量(质量分数):70.09%Ni,21.14%Cr,7.60%Fe,0.44%Al, 0.73%O,2过渡层中均发生元素互扩散现象,其抗氧化元素含量明显高于Al,45CT过渡层。从图6可知,复合涂层过渡层主要相为Ni - Cr - Fe,[Fe,Ni],Fe - Cr,AlNi,Fe相,前4个相具有抗高温氧化性能,阻止了氧化性气体进入基体,从而保护了基体不被氧化。

2.4涂层的抗氧化机理

3种涂层表面的XRD谱见图7。由图7a可知:45CT涂层表面主要形成了Cr2O3,NiCr2O4,[Ni,Fe],Cr3O4,Cr5O12相。其中,Cr2O3氧化物热稳定性高,对基体具有较强的保护性能,是提高基体抗氧化性能的主要原因;NiCr2O4相具有尖晶石结构,增加了Cr2O3氧化膜的致密度,对Cr2O3氧化膜有较好的复合、补充作用,能够提高基体抗高温氧化性。由图7b可知:Al涂层表面的主要相为Al2O3,Fe2O3和铁铝化合物,说明涂层表面的氧化膜已不完整,涂层中的铝含量不足以形成保护性能优良的保护膜,涂层对基体的保护能力大大减弱。由图7c可知:复合涂层表面主要相为Al2O3,NiO,NiAl2O4和AlNi相,说明涂层中的元素发生了互扩散现象,形成了抗高温氧化相,涂层表面形成的Al2O3,NiAl2O4和AlNi具有抗高温氧化性,从而保护了基体不被氧化。

3结 论

(1)电弧喷涂Al,45CT及其复合涂层均表现出抗高温氧化性,其中45CT涂层的最好,Al涂层次之,复合涂层最差。

(2)45CT涂层抗氧化性归因于涂层表面形成了Cr2O3和 NiCr2O4,Al涂层抗氧化是其表面形成了致密的Al2O3氧化膜,而复合涂层则是由于形成了Al2O3,NiAl2O4和AlNi。

(3)涂层和基体之间存在过渡层,45CT涂层过渡层主要相为Ni - Cr - Fe,[Fe,Ni],Fe - Cr相,Al涂层过渡层主要相为AlFe3,复合涂层过渡层主要相为Ni - Cr - Fe,[Fe,Ni],Fe - Cr, AlNi。这些相均具有抗氧化性,过渡层既加强了涂层和基体的结合强度,又可以抑制元素扩散,从而进一步保护了基体。

参考文献

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