專利名稱:大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種材料技術(shù)領(lǐng)域的噴涂粉體,具體是一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體。
背景技術(shù):
作為熱鍍鋅機(jī)組的關(guān)鍵工藝部件,鍍鋅沉沒輥系統(tǒng)的沉沒輥、穩(wěn)定輥的使用壽命長期以來一直因?yàn)槿廴阡X鋅合金的腐蝕而很短。尤其是隨著鋅合金中鋁含量的增加,合金液的使用溫度隨之升高,從而導(dǎo)致鍍鋅輥的使用壽命急劇簡短。隨著新型鍍鋁鋅層的不斷涌現(xiàn),55%Al鍍鋁鋅液需求量正不斷上升,該鍍層對(duì)熔液的使用溫度提出了更高的要求,即達(dá)到600度。因此,對(duì)沉沒輥及穩(wěn)定輥表面涂層性能提出了更高的要求。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),Hyung-Jun Kim等人在《Wear》(磨損)雜志2003年總第254卷上發(fā)表的文章“Sliding wear performance in molten Zn-Albath of cobalt-based overlayers produced by plasma transferred arcwelding surfacing(等離子體轉(zhuǎn)移弧焊接表面技術(shù)制備的鈷基多層復(fù)合涂層在熔融鋅鋁熔體中的滑動(dòng)磨損性能)”,介紹了用于沉沒輥及穩(wěn)定輥機(jī)組表面的Co-WC等鈷基熱噴涂層。然而經(jīng)過大量生產(chǎn)表明,Co-WC涂層處理的沉沒輥及穩(wěn)定輥系統(tǒng),其壽命都難以達(dá)到5天,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行,提高了運(yùn)行成本和維修費(fèi)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷,提供一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,使其以顯著地提高沉沒輥及穩(wěn)定輥的抗磨損、抗高溫及抗熱鍍鋁鋅液腐蝕能力,明顯地延長沉沒輥及穩(wěn)定輥機(jī)組的使用壽命,降低生產(chǎn)和維修成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的,本發(fā)明的大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其組分及重量百分比為50~70%二硼化鈦、10~24%鈷、6~13%鉻粉、5~11%硼化鎢、余量為稀土粉。
其中配方的優(yōu)先范圍為60~65%二硼化鈦、10~16%鈷、8~12%鉻粉、7~10%硼化鎢、余量為稀土粉。在此范圍內(nèi),使沉沒輥具有相對(duì)更高的使用壽命,生產(chǎn)鍍鋁鋅帶鋼表面質(zhì)量更為優(yōu)良。
本發(fā)明中,二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間,鈷及鉻粉粒度均小于100納米。
本發(fā)明主要組分根據(jù)熱鍍鋁鋅沉沒輥及穩(wěn)定輥所處的惡劣高溫?zé)徜X鋅腐蝕工況條件下設(shè)計(jì)的。二硼化鈦具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨損性,既與熱鋁鋅液不反應(yīng),又與鋁鋅無潤濕性。加入硼化鎢是為了增加粉體中的硬質(zhì)相,進(jìn)而提高噴涂后涂層的硬度。鈷與二硼化鈦具有良好的潤濕性,良好的高熱硬性。加入稀土元素可改善噴涂層組織,降低噴涂層的脆性,提高噴涂層的耐磨性和抗高溫氧化性能。鈷、鉻的存在不僅能降低噴涂功率,提高噴涂效率,而且能減少硼化物氣化,改善涂層致密性、增強(qiáng)相間潤濕性、提高涂層內(nèi)部及界面的結(jié)合強(qiáng)度。
鈷及鉻金屬采用納米尺度的粉體,能改善鈷及鉻在粉體內(nèi)部的彌散分布效果,既能增大鈷及鉻初級(jí)粉體與二硼化鈦粉體的表面接觸面積,保證涂層的各相均質(zhì)分布,又能降低噴涂功率,以及促進(jìn)二硼化鈦顆粒在噴涂過程中的納米細(xì)化,因此對(duì)于改善涂層結(jié)構(gòu)有重要作用。
將以上粉末按比例混合,按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級(jí)程序,制備出大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體。其粒度分布分別為20~45微米和45~75微米之間,呈球形或近球形結(jié)構(gòu),大顆粒粉體內(nèi)部各組份之間結(jié)合緊密,流動(dòng)性好,具有良好的輸送特性,適合于熱噴涂中的爆炸噴涂工藝、超音速火焰噴涂工藝或等離子噴涂工藝。
本發(fā)明大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,呈球形或近球形結(jié)構(gòu),大顆粒粉體內(nèi)部各組份之間結(jié)合緊密,流動(dòng)性好,具有良好的輸送特性,通過適當(dāng)?shù)臒釃娡抗に嚳梢栽谳伇砻嬷苽湫阅軆?yōu)異的金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂層,不僅涂層具有良好的強(qiáng)韌性,而且具有優(yōu)異的耐磨損、耐高溫、耐熱鋁鋅液腐蝕能力,減少了輥面粘鋁鋅和涂層剝落現(xiàn)象,有效地提高了輥?zhàn)訖C(jī)組的使用壽命,節(jié)約了停機(jī)換輥時(shí)間,降低了生產(chǎn)成本和維修成,提高了經(jīng)濟(jì)效益;輥面綜合性能得到明顯改善,減少了鍍鋁鋅的表面缺陷,提高了其表面質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的理解本發(fā)明金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體各成分組成及粒度分布如表1所示。
表1
以上實(shí)施例按規(guī)定的重量百分比混合,按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級(jí)程序,制備出大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其結(jié)構(gòu)為實(shí)心球形或近球形結(jié)構(gòu)。
表2
對(duì)于實(shí)施例1和實(shí)施例2的金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體采用爆炸噴涂工藝,對(duì)于實(shí)施例3和實(shí)施例4金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體采用超音速火焰噴涂工藝,經(jīng)預(yù)熱-噴砂預(yù)處理-噴涂-磨加工-拋光處理,完成輥面涂層加工工藝過程。所獲得的輥面涂層的技術(shù)參數(shù)如表2所示。
上述三個(gè)實(shí)施例分別經(jīng)噴涂后的沉沒輥和穩(wěn)定輥,通過對(duì)每個(gè)實(shí)施例的反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)考核實(shí)驗(yàn),其壽命考核如表3所示。
表3
通過考核表明,按實(shí)施例2所示的配方制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥具有最佳的使用效果?,F(xiàn)有采用的鈷碳化鎢粉體制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥的使用壽命不超過5天,各實(shí)施例與現(xiàn)有采用的鈷碳化鎢粉體制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥相對(duì),壽命得到明顯提高,生產(chǎn)鍍鋁鋅帶鋼表面無明顯缺陷,帶鋼質(zhì)量明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其特征在于,組分及其重量百分比為50~70%二硼化鈦、10~24%鈷、6~13%鉻粉、5~11%硼化鎢、余量為稀土粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大顆粒金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其特征是,組分及其重量百分比為60~65%二硼化鈦、10~16%鈷、8~12%鉻粉、7~10%硼化鎢、余量為稀土粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其特征是,二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間,鈷及鉻粉粒度均小于100納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其特征是,其粒度分布分別為20~45微米和45~75微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,其特征是,粉體呈球形或近球形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種材料技術(shù)領(lǐng)域的大顆粒球形金屬陶瓷納米復(fù)合噴涂粉體,組分及其重量百分比為50~70%二硼化鈦、10~24%鈷、6~13%鉻粉、5~11%硼化鎢、余量為稀土粉。二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間,鈷及鉻粉粒度均小于100納米。將以上粉末按比例混合,按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級(jí)程序制備出的粉體粒度分布分別為20~45微米和45~75微米,呈球形或近球形結(jié)構(gòu)。利用該粉體通過熱噴涂工藝制備的輥面涂層,具有優(yōu)異的耐磨損、耐高溫、耐熱鋁鋅液腐蝕能力,在連續(xù)熱鍍鋁鋅機(jī)組上使用時(shí)間為18~29天,降低了生成和維修成本,提高了鍍鋁鋅帶鋼質(zhì)量。
文檔編號(hào)C04B41/00GK1793048SQ200510030979
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者翟長生, 呂和平, 王俊, 萬曉隆, 孫寶德 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)