[发明专利]球墨铸铁管内表面复合功能层及其制备方法

说明书

一种球墨铸铁管内表面复合功能层，包括与球墨铸铁管内表面紧密结合的铝热原位自生Al₂O₃陶瓷层作为第一功能层和至少一个与铝热原位自生陶瓷层紧密结合的第二功能层，第二功能层至少部分覆盖第一功能层，第二功能层为烧结层或热熔层，烧结层或热熔层为耐磨层、耐蚀层或耐温层，例如可优选混合有WC陶瓷粉末的Cu基混合粉末；制备上述种球墨铸铁管内表面复合功能层的方法是在球墨铸铁管内表面通过铝热原位自生成方法生成Al₂O₃陶瓷层，作为第一功能层，利用反应余热直接进行第二功能层的烧结或熔覆，这种工艺不需要热喷涂或烧结，降低了对设备要求，且工艺快捷，通过优选涂覆材料及形成时机，实现不同功能层的良好配合，获得复合功能及增强效果。

技术领域

本发明涉及铸造表面处理技术领域，特别是涉及一种球墨铸铁管内表面复合功能层及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，具有比碳钢还高的强度，球墨铸铁管在市政、石油化工等领域输送复杂流体材料，内壁需要非常高的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性，根据使用场合技术要求不同，上面各种性能指标也不同，总体而言，球墨铸铁管在铸造和热处理完成后，内壁都要进行一定的表面处理，添加功能涂层。

在球墨铸铁管内表面通过铝热原位自生成方法生成Al₂O₃陶瓷层是一种快捷的表面涂层制备工艺，由于制备的陶瓷层是反应生成，是与基体材料一体的，因此大大提高了球墨铸铁管的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能。在实际应用中，通过铝热原位自生成方法生成Al₂O₃陶瓷层的工艺由于反应过程迅速，对设备转速要求也高，存在由于反应原料控制经验不足而导致的涂覆缺陷，例如涂层不完整，另外，球墨铸铁管的制造需要严格按照厂家制定的技术要求施工，还需要满足国家标准，在制备了自生陶瓷层后，很多情况下也还需要制备其他复合功能层，一些需要烧结或热喷涂的功能层材料需要专门的设备和加热工艺，这就涉及到工艺成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种球墨铸铁管内表面复合功能层及其制备方法，在球墨铸铁管内表面通过铝热原位自生成方法生成Al₂O₃陶瓷层，作为第一功能层，利用反应余热直接进行第二功能层的烧结或熔覆，降低了对设备要求，且工艺快捷，通过优选涂覆材料及形成时机，实现不同功能层的良好配合。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种球墨铸铁管内表面复合功能层，包括与球墨铸铁管内表面紧密结合的铝热原位自生Al₂O₃陶瓷层作为第一功能层和至少一个与所述铝热原位自生陶瓷层紧密结合的第二功能层，所述第二功能层至少部分覆盖所述第一功能层，所述第二功能层为烧结层或热熔层，所述烧结层或热熔层为耐磨层、耐蚀层或耐温层。

制备上述球墨铸铁管内表面复合功能层的方法，包括如下步骤：

(1)在高速旋转条件下在球墨铸铁管内表面通过铝热原位自生成方法生成Al₂O₃陶瓷层，作为第一功能层，所采用的铝热原料中Al粉的质量比例不小于15％，不超过45％，所述铝热原料相对于所述球墨铸铁管的吨铸件用量不低于10Kg，不超过80Kg；

(2)对球墨铸铁管内表面温度进行测算或测量，待到达所述第二功能层的工艺烧结温度或工艺热熔温度区间时，送入或喷入第二功能层原料，利用步骤(1)的反应余热进行第二功能层的烧结或熔覆，所述第二功能层至少部分覆盖所述第一功能层，并且，所述第二功能层的工艺烧结温度或工艺热熔温度不超过1600℃。

如上所述的方法，所述第二功能层原料中包含金属或合金粉末。

如上所述的方法，所述金属或合金粉末包括铜粉末、锌粉末或其合金粉末。

如上所述的方法，所述第二功能层原料中包含陶瓷粉末。