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1、电弧喷涂涂3Crr13修修复烘缸缸表面的的涂层性性能研究究高文军 张宏宏 王王瑞 段段素霞 （陕西科科技大学学造纸工工程学院院，陕西西西安，77100021）摘要：本本文针对对造纸烘烘缸由于于受腐蚀蚀与磨损损而导致致表面失失效的问问题，采采用电弧弧喷涂技技术进行行修复，设计正交实验研究了电弧喷涂工艺参数对3Cr13 涂层结合强度、硬度和耐磨性的影响以及X射线衍射分析及表面与界面形貌电镜扫描检测。实验结果表明：影响涂层性能稳定性的工艺参数主要是电弧电流，其次是喷涂距离、电弧电压和空气压力，得出最佳的修复工艺参数为：电弧电流为230A，喷涂距离为240mm，电弧电压为35V，空气压力为0.6MPa
2、。关键字：电弧喷喷涂 修复复 烘缸 33Cr113 正交交实验 性性能 1前言烘缸是现现代化造造纸机上上的一个个关键的的大部件件，表面由由于受纸纸页中化化学药品品的腐蚀蚀以及刮刮刀的磨磨损，一般烘烘缸使用用一年后后，表面就就出现了了沟纹。陕西某某厂生产产卷烟纸纸，烘缸使使用4 年，表面沟沟纹平均均深达33mm，最深处处达5mmm，被迫停停产。过过去厂方方采用将将烘缸表表面车削削后再磨磨光的方方法维修修，但由于于沟纹深深达5mmm，若将整整个烘缸缸表面车车削5mmm， 再进行行磨光，显然烘烘缸强度度降低太太多。因因此为了了解决车车削造成成烘缸壁壁太薄、强度降降低的问问题，保保证烘缸缸修复后后能达
3、到到使用要要求，提提高其耐耐蚀性及及耐磨性性，我们使使用电弧弧喷涂技技术来修修复烘缸缸表面。本文主主要是对对用电弧弧喷涂技技术修复复烘缸表表面的涂涂层性能能研究，通通过正交交实验对对涂层在在不同工工艺条件件下的性性能进行行实验比比较，以以选择最最佳的修修复工艺艺参数，以以便在实实际应用用中得到到最佳利利用效果果。2烘缸的的修复工工艺由于烘缸缸大多数数是由铸铸铁制成成，为了了保证烘烘缸表面面喷涂不不锈钢的的结合强强度达到到使用要要求，我我们首先先在3003008mmm和90608mmm的方片片铸铁式式样上做做实验研研究。考考虑到利利用电弧弧喷涂过过小式样样时容易易烧坏基基体本身身，而且且也不利利
4、于喷出出性能良良好的涂涂层，因因此我们们先在99099088mm的的方片铸铸铁上喷喷涂，然然后用线线切割机机分别切切成3003008mmm和90608mmm实验试试样。2.1电电弧喷涂涂工艺2.1.1喷涂涂材料的的选择为了使烘烘缸表面面喷涂达达到使用用要求，考考虑到喷喷涂修补补时，不锈钢钢材料与与钢丝喷喷涂价格格相近，并并考虑到到烘缸的的受腐蚀蚀与磨损损情况，我我们选用用2mmm的3Crr13马马氏体不不锈钢丝丝作为喷喷涂材料料（其化化学成分分及性能能如表221所所示）。2.1.2喷涂涂工艺参参数的确确定采用正交交设计原原理选择择3Crr13 涂层的的喷涂工工艺参数数，考察察的工艺艺参数分分别
5、为电电弧电流流、电弧弧电压、喷涂距距离和雾雾化空气气压力。对每个个工艺参参数分别别选取33个水平平，根据表211 实验用用喷涂材材料（33Cr113）化化学成分分（%）CrCSiMnNiSPFe13.2250.3220.4880.5220.3550.01180.0224余量L9 (34) 正正交表，建建立正交交设计方方案，如如表22所示示。2.1.3涂层层的制备备将铸铁块块铣削成成90908mmm的正方方形试片片，采用用烘烤除除油的方方法去除除铸铁内内部微孔孔内的油油污，然然后采用用压力喷喷砂机进进行表面面粗化处处理。我我们使用用的是TTLASS型高性性能超音音速电弧弧喷涂设设备，进进行喷涂涂
6、时，按按试块编编号参照照所设定定的工艺艺参数依依次进行行，喷涂涂厚度为为0.771mmm。2.1.4喷涂涂后处理理将喷好的的试片在在线切割割机上切切割成99066088mm和和30308mmm的小试试样分别别进行结结合强度度、硬度度和耐磨磨性的测测试以及及X射线线衍射分分析及表表面与界界面形貌貌电镜扫扫描检测测。2.2.喷涂涂涂层性能能研究2.2.1涂层层结合强强度的测测定及实实验数据据分析参照GBB97996888 规规定的对对偶实验验方法在在WE10AA 万能能材料实实验机上上作拉伸伸实验。试样尺尺寸为33033088mm，保保证经磨磨削平整整加工后后涂层厚厚度不小小于0.5mmm。在对对
7、偶件和和涂层试试样的粗粗化面上上各涂一一层E7粘接接剂（如如图21所示示），等等胶固化化后将试试样在拉拉伸实验验机上进进行实验验，然后后记录实实验数据据，并观观察断裂裂位置（如如图22所示示），应应根据实实际情况况予以评评定，涂涂层与基基体间的的破裂面面积占22/3以以上才算算有效， 最后根根据公式式211计算结结合强度度并求得得同一试试片的平平均值，填填入表222中中。结合强度度计算公公式： bb=F/S （221）式中：bb涂层层结合强强度，MMPa； F破断载载荷，N；SS断裂涂涂层面积积，mmm2。图2-11 试试样粘接接装置 图22-2 拉伸伸实验试试样断口口形貌2.2.2涂层层耐磨
8、性性的测试试本实验所所用CMM型无釉釉砖耐磨磨实验机机，实验验机磨轮轮是钢质质，硬度度为HBB20332445，直直径为2200mmm，厚厚度为110mmm，转速速为755rpmm，载荷荷为322N，通通过失重重法评定定涂层的的磨损性性能。实实验结果果见表222。表222 33Cr133 涂层层喷涂工工艺参数数正交设设计实验验方案及及涂层性性能实验验数据编号喷涂电流流 喷喷涂电压压 喷喷涂距离离 空空气压力力I/A U/VV L/mm PP/MPPa平均结合合强度MPa平均磨损损重mg1#2#3#4#5#6#7#8#9#1(2330) 1(338) 1(3000) 2(00.6)1(2330)
9、 2(335) 2(2400) 1(00.8)1(2330) 3(332) 3(1800) 3(00.4)2(2000) 1(338) 2(2400) 3(00.4)2(2000) 2(335) 3(1800) 2(00.6)2(2000) 3(332) 1(3000) 1(00.8)3(1770) 1(338) 3(1800) 1(00.8)3(1770) 2(335) 1(3000) 3(00.4)3(1770) 3(332) 2(2400) 2(00.6)43.22746.66140.11839.55939.11436.22036.00835.55237.7758.7007.2778.9
10、3310.55710.66711.44712.00612.22711.4402.2.3实验验数据分分析 采用极差差分析法法，按表表222的正交交设计方方案对表表222的实验验结果进进行分析析，结果果见表223。由表223可可知：按按涂层结结合强度度和按磨磨损失重重确定各各因数主主次顺序序都是IILUPP，表233 极极差分析析结果性能极差结合强度度/ MPPa磨损失重重/mgk1k2k3k1AVVk2AVVk3AVVR130.06 1118.94 1114.99 1118.89114.93 1121.27 1123.95 1120.16109.35 1114.13 1115.40 1115.2
11、943.335 339.665 338.333 339.66338.331 440.442 441.332 440.00536.445 338.004 338.447 338.4436.900 22.388 22.999 11.62224.990 331.333 332.444 330.88032.771 330.000 229.224 330.77735.880 331.880 331.666 331.7778.300 110.444 110.881 110.22710.990 110.000 99.755 110.22611.993 110.660 110.555 110.5593.633
12、 0.660 00.800 0.333主次影响主次次：ILLUP；最佳水水平：II1L2U2P2影响主次次：ILLUP；最佳水水平：II1L2U2P2注: kk1 为水水平1的的3次实实验结果果之和，k1 AAV = k1 /3；k2为水平平2 的的3次实实验结果果之和，k2AVV = k2/3；k3 为水水平3 的3次次实验结结果之和和，k3 AAV = k3/3；R为极差差，R = kmaxx - kminn。即主次顺顺序依次次为电弧弧电流、喷涂距距离、电电弧电压压及空气气压力。在确定定工艺参参数时，既既要考虑虑涂层具具有良好好的结合合性能，又又要兼顾顾到涂层层的耐磨磨性能，这这是工况况使
13、用条条件所决决定的。按k1AAV ， k2AVV ，k3AVV 数值值确定的的各因数数水平组组合行为为也相同同，即按按涂层结结合强度度和按磨磨损失重重确定各各因数的的最佳水水平组合合都是II1L2U2P2。这是是根据实实验条件件和实验验结果得得到的，所所以最佳佳水平组组合要根根据涂层层的综合合性能来来确定。综上所所述，使使涂层具具有良好好综合性性能的喷喷涂工艺艺参数最最佳水平平组合为为I1L2U2P2，即电电弧电流流为2330A，喷喷涂距离离为2440mmm，雾化化空气压压力为00.6MMPa，电电弧电压压为355V。2.2.4涂层硬硬度的测测试及实实验数据据在本课题题的研究究中，涂涂层的宏宏观硬度度按照GGB/TT8644019998金金属热喷喷涂涂层层表面洛洛氏硬度度试验方方法规规定进行行，我们们用时代代HLNN1系列列里氏硬硬度计对对采用不不同
