專利名稱：復(fù)合金屬陶瓷粉體,涂覆該粉體的爐內(nèi)輥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合金屬陶瓷粉體、涂覆有該復(fù)合金屬陶瓷粉體的爐內(nèi)輥及該爐內(nèi)輥的制備方法。
背景技術(shù)：
在冷軋帶鋼連續(xù)退火機(jī)組工藝過(guò)程中，是通過(guò)爐內(nèi)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)帶鋼的運(yùn)動(dòng)， 爐內(nèi)高溫段的溫度要達(dá)到1000°c左右，因此，爐輥表面除了應(yīng)具有高溫抗氧化能力外，還需 要具有高溫硬度及耐高溫磨損能力，這一技術(shù)的關(guān)鍵組成部件是爐內(nèi)輥。爐內(nèi)輥用于連續(xù) 地傳送帶鋼，完成退火工藝過(guò)程，爐內(nèi)輥表面狀態(tài)對(duì)帶鋼表面質(zhì)量有著重要影響，在運(yùn)行過(guò) 程中，帶鋼表面形成的氧化膜或冷軋過(guò)程中形成并沉積的鐵粉被還原和活化，附著在爐輥 表面并發(fā)展成為鐵基的結(jié)瘤，輥體表面結(jié)瘤的形成導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)凹痕，影響到帶鋼的 質(zhì)量。同時(shí)，不但爐內(nèi)輥結(jié)瘤會(huì)影響到帶鋼的表面質(zhì)量，而且隨著爐輥的使用，規(guī)模原始粗 糙度的降低，會(huì)減弱其對(duì)帶鋼的吸附性，引起帶鋼與輥面之間的打滑，引起帶鋼表面擦傷或 劃痕，造成鋼板的質(zhì)量下降。因此，爐輥表面應(yīng)同時(shí)具有耐熱、耐磨損和抗結(jié)瘤性能。為解決爐內(nèi)輥表面耐熱、耐磨損和抗結(jié)瘤的問(wèn)題，需要在爐內(nèi)輥上涂覆含有復(fù)合 金屬陶瓷粉體的涂層。所涂覆的復(fù)合金屬陶瓷粉體及該復(fù)合金屬陶瓷粉體在爐內(nèi)輥的涂覆 方法的選擇，就顯得非常重要。日本專利說(shuō)明書特開(kāi)平2-270955公開(kāi)了在爐內(nèi)輥的涂層中的CoNiCrAlY合金 中加入5% 20%的Cr203-A1203高溫強(qiáng)化相。美國(guó)專利說(shuō)明書US4822689A公開(kāi)了在 MCrAlY (其中M是Fe、Ni或Co)合金中加入51% 95%的Al203高溫強(qiáng)化相。日本專利 說(shuō)明書特開(kāi)昭63-47379公開(kāi)了在MCrAlY(其中M是Fe、Ni或Co)合金中加入40%的Si02 高溫強(qiáng)化相。但是，隨著生產(chǎn)效率的提高，特別是為滿足含錳含硅超低碳高強(qiáng)度鋼板(IF 鋼)的連續(xù)退火的需要，退火爐溫要求在900°C以上，然而在900°C以上的高溫條件下，帶鋼 表面的錳元素在少量水蒸氣的作用下生成氧化錳，會(huì)與上述專利文獻(xiàn)所涉及的爐內(nèi)輥上含 有復(fù)合金屬陶瓷粉體的涂層中的A1203、Si02發(fā)生固態(tài)反應(yīng)作用，造成涂層脫落或結(jié)瘤。因 此，該爐內(nèi)輥性能上不能滿足新的工藝需求。為此，美國(guó)專利說(shuō)明書US5700423A公開(kāi)了在爐內(nèi)輥的涂層中的MCrAlY (其中M是 Fe、Ni或Co)合金中加入MgO、MgAl2O4或Y2O3低固態(tài)反應(yīng)活性硬質(zhì)相，并降低MCrAlY合金 中的Al和Cr含量以避免與帶鋼表面的氧化錳發(fā)生高溫固態(tài)反應(yīng)。但該方法減少了合金中 的Al和Cr含量，降低了合金的高溫耐氧化性能。同時(shí)，常規(guī)的復(fù)合金屬陶瓷粉體的制作是 將金屬粉末和陶瓷粉末以機(jī)械方式混合，此類粉末在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中由于兩種粉末比重不同會(huì) 發(fā)生成分偏析，在噴涂過(guò)程中由于陶瓷粉末比重小，會(huì)造成飛濺損失，使得涂層中陶瓷粉末 的沉積率減少，涂層性能下降。此外上述陶瓷硬質(zhì)相的熔點(diǎn)均高于2000°C，由于氧化物陶瓷 與金屬相的熔點(diǎn)差別較大，該爐內(nèi)輥上含有復(fù)合金屬陶瓷粉體的涂層只能采用溫度較高的 爆炸噴涂或等離子噴涂的方式完成，并不能采用超音速噴涂方法，因?yàn)閷?duì)于超音速噴涂技 術(shù)而言，火焰溫度較低，往往難以充分軟化陶瓷顆粒，爐內(nèi)輥涂層結(jié)合強(qiáng)度較低。。然而如果采用爆炸噴涂方式，噴涂粉末的供給是連續(xù)的，氣體爆炸所提供的能量是間斷的，容易造成 粉末熔化程度的不同，影響到涂層的均勻性，同時(shí)，能量的間斷性易于造成涂層粗糙度的升 高。而如果采用等離子噴涂方式，火焰溫度較高，難以控制在空氣中對(duì)合金的氧化，容易造 成金屬相的燒損，涂層的空隙率較高，性能較差。美國(guó)專利說(shuō)明書US4470802A，公開(kāi)了將金屬陶瓷復(fù)合粉末事先制好的金屬粉末顆 粒與陶瓷粉末顆粒機(jī)械混合而成。在運(yùn)送和噴涂過(guò)程中，容易造成成分偏析，涂層中陶瓷成 分比例下降，均勻性變差。同時(shí)在噴涂過(guò)程中由于金屬粉末與陶瓷粉末表面張力的差異，使 得熔化金屬粉對(duì)陶瓷粉的潤(rùn)濕不足，使得涂層的空隙率升高附著性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種復(fù)合金屬陶瓷粉體。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種爐內(nèi)輥。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三是提供上述爐內(nèi)輥的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種復(fù)合金屬陶瓷粉體，其組分及重量百分比為MCrAlY 或 MCrAlTaY 35% 70%;碳化鉻25% 45%;六鈦酸鈉或六鈦酸鉀 5% 20%;其中，所述M為鎳、鈷或鎳-鈷合金；所述MCrAlY中，其各組分及重量百分比為M 56. 8 % 80. 8 %、Crl5 % 30 %、 Al 4% 12%、Y 0. 2% 1. 2% ；所述MCrAlTaY中，其各組分及重量百分比為M 46. 8% 80. 6 %、Cr 15% 30%, Al 4% 12%、Ta 0. 2% 10%、Y 0. 2% 1. 2%。優(yōu)選的，復(fù)合金屬陶瓷粉體的粒度范圍在20 μ m 60 μ m之間。六鈦酸鈉和六鈦酸鉀鈉的結(jié)構(gòu)為晶須。在通式MCrAlY或MCrAlTaY中，M為金屬鎳(Ni)、金屬鈷(Co)或者為鎳-鈷合金， Cr為鉻，Al為鋁，Ta為鉭，Y為釔。耐高溫金屬M(fèi)CrAlY，不僅具有很好的抗高溫氧化和抗熱腐蝕性能，而且有很好的 韌性和抗熱疲勞強(qiáng)度。由復(fù)合金屬陶瓷粉體制得的爐內(nèi)輥涂層通常是多相的，主要由Y固 溶體和彌散的β-NiAl或β — CoAl相組成，還有γ'、δ和Υ203相。涂層中加入Al，是 為了形成保護(hù)性Α1203膜。加入Cr，不僅可改善涂層抗熱腐蝕性能，而且能促進(jìn)Al2O3的形 成。金屬Y的加入起活性元素效應(yīng)，能夠提高氧化膜與MCrAlY間的結(jié)合強(qiáng)度，即改善氧化 膜的粘附性。耐高溫金屬M(fèi)CrAlTaY,在Al量相當(dāng)?shù)那疤嵯?，Ta的加入有利于形成硫化物以減少 自由態(tài)硫?qū)ρ趸挠泻ψ饔茫瑴p少合金的氧化增重和延緩氧化皮剝落，提高合金的抗氧化 能 力。在復(fù)合金屬陶瓷粉體中，加入碳化鉻(Cr3C2)可以提高由其制得的爐內(nèi)輥涂層的 抗結(jié)瘤性能，這是由于碳化鉻的低反應(yīng)活性能夠擬制與之接觸的富錳鋼板表面高溫化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，碳化鉻的加入還能夠提高涂層的硬度，增強(qiáng)涂層的耐磨損性能。復(fù)合金屬陶瓷粉 體中碳化鉻含量要大于或等于25%，隨著碳化鉻含量的增加涂層的抗結(jié)瘤性能提高，這是 由于當(dāng)碳化鉻與富集錳的鋼板表面接觸時(shí)，難以發(fā)生作用形成反應(yīng)產(chǎn)物層，從而抑制結(jié)瘤 的產(chǎn)生。同時(shí)，隨著碳化鉻含量的增加，涂層的硬度相應(yīng)提高，抗磨損性能增強(qiáng)。
六鈦酸鈉(Na2Ti6O13)晶須和六鈦酸鉀(K2Ti6O13)晶須，是新一代高性能復(fù)合材料 增強(qiáng)劑，具有良好的力學(xué)性能和物理性能。它們的晶體結(jié)構(gòu)屬單斜晶系，Ti的配位數(shù)為6， 以TiO6八面體通過(guò)共面和共棱連結(jié)而成連鎖的隧道狀結(jié)構(gòu)，鈉離子或鉀離子被隧道狀結(jié)構(gòu) 包裹，而與環(huán)境隔開(kāi)，使鈉離子或鉀離子無(wú)法突破這些隧道狀包裹層而具備化學(xué)惰性。也正 因?yàn)殁c離子或鉀離子結(jié)構(gòu)上的化學(xué)惰性，從而使六鈦酸鈉晶須或六鈦酸鉀晶須具備優(yōu)良防 腐性能優(yōu)越，機(jī)械強(qiáng)度較高，隔熱性能優(yōu)異。化學(xué)穩(wěn)定性好，高的反應(yīng)惰性，能夠進(jìn)一步阻止 涂層表面高溫固態(tài)反應(yīng)的發(fā)生，提高涂層的抗結(jié)瘤性能。該材料在高溫條件下硬度衰減小， 有利于保持涂層的耐高溫磨損性能，耐熱溫度可以達(dá)到1200°C。復(fù)合金屬陶瓷粉體中六鈦 酸鈉晶須或六鈦酸鉀晶須含量應(yīng)小于或等于20%，因?yàn)殡S著六鈦酸鈉晶須或六鈦酸鉀晶須 含量的增加，涂層的韌性和致密度下降，抗熱震性能降低。涂層中的耐高溫金屬合金與六鈦酸鈉晶須或六鈦酸鉀晶須的共同作用還能夠有 效地阻止在高溫條件下碳化鉻的脫碳和向氧化鉻轉(zhuǎn)變反應(yīng)的發(fā)生，大幅度提高碳化鉻材料 的耐熱溫度范圍，涂層的實(shí)際使用溫度可以在850°C 1000°C之間。復(fù)合金屬陶瓷粉體復(fù)合粉體的粒度范圍在20μπι 60μπι之間。如果顆粒度過(guò) 小，容易在熱噴涂過(guò)程中發(fā)生過(guò)熔現(xiàn)象，過(guò)熔顆粒會(huì)沉積到噴槍槍管內(nèi)壁，造成噴槍回火或 是粘結(jié)大顆粒脫落沉積到涂層上造成涂層缺陷。但如果復(fù)合金屬陶瓷粉體復(fù)合粉體顆粒度 過(guò)大，會(huì)在熱噴涂過(guò)程中熔化不充分，造成涂層的致密度下降，影響到涂層的耐高溫性能和 抗結(jié)瘤性能。上述的復(fù)合金屬陶瓷粉體，可以采用常規(guī)的濕法球磨、噴霧造粒方式制備而成。一種爐內(nèi)輥，包括工件基體和噴涂在該工件基體上的面層，所述面層材質(zhì)為上述 的復(fù)合金屬陶瓷粉體。面層厚度為 0. 12mm 0. 30mm。上述爐內(nèi)輥的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)工件基體表面進(jìn)行毛化和清潔處理；(2)采用高速氧焰噴涂方法，將上述的復(fù)合金屬陶瓷粉體噴涂在該工件基體上。進(jìn)一步的，在上述爐內(nèi)輥的工件基體和面層中間設(shè)置一底層，該底層的材質(zhì)與上 述面層中的復(fù)合金屬陶瓷粉體中的耐高溫金屬M(fèi)CrAlY或MCrAlTaY相同。底層厚度控制在0. 08mm 0. IOmm,面層厚度控制在0. 12mm 0. 30mm,涂層總厚度即底層與面層的總厚度，控制在0. 20 0. 40mm。上述爐內(nèi)輥的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)工件基體表面進(jìn)行毛化和清潔處理；(2)采用高速氧焰噴涂方法，將耐高溫金屬粉末MCrAlY或MCrAlTaY噴涂在工件基 體上，形成底層；(3)采用高速氧焰噴涂方法，將復(fù)合金屬陶瓷粉體噴涂在該底層上，形成面層。具體而言，在上述爐內(nèi)輥的制備方法中，噴涂前采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)工件基體表面進(jìn)行毛化和清潔處理，采用高速氧焰噴涂方法。高速氧焰噴涂方法，又 被稱為超音速火焰噴涂方法。首先將被噴涂的爐內(nèi)輥安裝在轉(zhuǎn)床上，根據(jù)輥面直徑的大小設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、噴 槍移動(dòng)速度和噴涂距離，用耐高溫金屬粉末MCrAlY或MCrAlTaY噴涂制作底層，選用的耐高 溫金屬粉末MCrAlY或MCrAlTaY與涂層中的復(fù)合金屬陶瓷粉體中含有的耐高溫金屬M(fèi)CrAlY 或MCrAlTaY組分及含量相同。逐層疊加，控制底層厚度為0. 08mm 0. IOmm,以保證涂層 與基體的良好結(jié)合。隨后，采用復(fù)合金屬陶瓷粉體噴涂制作面層，面層厚度為0. 12mm 0. 30mm，底層與面層的總涂層厚度在0. 20mm 0. 40mm。高速氧焰噴涂方法中采用的高速氧焰噴槍與普通火焰噴涂槍的不同之處是，它有 一個(gè)供氧與燃料進(jìn)行燃燒的高溫高壓燃燒室，并且燃燒產(chǎn)物通過(guò)一個(gè)壓縮膨脹噴嘴噴射出 去，在噴槍的出口處獲得超音速噴涂焰流，將通過(guò)送粉氣送進(jìn)燃流的粉末加速到超音速。由 于以超音速飛行的顆粒撞擊到基體表面時(shí)會(huì)更加平展，所以噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度，密度和 硬度都非常高。高速可使顆粒獲得高的動(dòng)能和較短的氧化暴露時(shí)間，相對(duì)溫度較低，較適合 于熔點(diǎn)較低的金屬粉末的噴涂，以減少氧化。因此高速和相對(duì)較低的溫度是高速氧焰噴涂 方法最重要的兩個(gè)特征。但在噴涂復(fù)合金屬陶瓷粉體時(shí)，如果陶瓷成分的熔點(diǎn)高于2000°C 時(shí)，則難以被加熱熔化而很好的融合，影響到涂層的質(zhì)量。本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體成分 中粘結(jié)相的熔點(diǎn)均低于2000°C，特別適合于高速氧焰噴涂的工藝需求，能夠制得優(yōu)質(zhì)的噴 涂層。采用本發(fā)明所制得的爐內(nèi)輥，其涂層具有良好的致密性和結(jié)構(gòu)均勻性，強(qiáng)度高、韌 性好，有優(yōu)良的抗結(jié)瘤性能、耐高溫氧化性能、耐熱震性能和耐磨損性能。并且這種涂層和 工件基體熱脹系數(shù)相對(duì)接近，涂層不易剝落，和傳統(tǒng)涂層相比，大大地提高了機(jī)組的使用壽 命，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)約了停機(jī)換輥時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本。由于輥面綜合性 能的改善，減少了傳動(dòng)帶鋼過(guò)程的跑偏和劃傷的出現(xiàn)，提高了帶鋼的表面質(zhì)量。采用本發(fā)明，對(duì)冷軋連續(xù)退火爐內(nèi)輥表面進(jìn)行涂層保護(hù)處理，取得了良好的現(xiàn)場(chǎng) 使用效果，爐內(nèi)輥的使用周期平均達(dá)到2年以上，表明采用本發(fā)明制作的爐內(nèi)輥涂層同時(shí) 具有優(yōu)良的耐熱、耐磨損和抗結(jié)瘤性能。煉鋼爐壁吹氧用銅底板爐內(nèi)側(cè)的保護(hù)，采用本發(fā)明，同樣可以取得良好效果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(一 )復(fù)合金屬陶瓷粉體的制備依次稱取MCrAlY粉末3500克，碳化鉻粉末4500克，六鈦酸鈉晶須粉末2000克。 其中，MCrAlY中M為鎳，具體通式為NiCrAlY，Ni、Cr、Al和Y分別占NiCrAlY的重量含量為 56. 8%、30%、12%和 1. 2%。采用常規(guī)的濕法球磨、噴霧造粒方法制備本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。復(fù)合金屬陶瓷粉體的具體制備方法如下(1)在球磨機(jī)中裝入適量的陶瓷球磨介質(zhì)后，加入適量的水；
(2)加入上述稱取好的原料；(3)旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)，使粉末混合均勻；
(4)加入適量的粘結(jié)劑和必要的消泡劑；(5)旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)使所有物料混合均勻，得到金屬陶瓷復(fù)合型水基料漿；(6)將混合均勻的金屬陶瓷復(fù)合型水基料漿通過(guò)旋轉(zhuǎn)霧化器噴霧造粒；(6)將噴霧造粒后的粉體進(jìn)行真空或保護(hù)氣氛熱處理；(7)造粒粉體的分級(jí)處理。通過(guò)上述步驟即可制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。制備出的復(fù)合金屬陶瓷粉體的粒度分布范圍在20 μ m 60 μ m之間，呈球形或近球形結(jié)構(gòu)。(二)爐內(nèi)輥的制備(1)采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)爐內(nèi)輥工件基體表面進(jìn)行毛化和清 潔處理。(2)先將爐內(nèi)輥工件基體安裝在轉(zhuǎn)床上，根據(jù)輥面直徑的大小設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、噴 槍移動(dòng)速度和噴涂距離，再將上述制備出的復(fù)合金屬陶瓷粉體采用高速氧焰噴涂方法噴涂 在爐內(nèi)輥工件基體上，形成面層，面層厚度為0. 12mm。通過(guò)上述方法即可制備出本發(fā)明的爐內(nèi)輥。實(shí)施例2(一 )復(fù)合金屬陶瓷粉體的制備依次稱取MCrAlY粉末7000克，碳化鉻粉末2500克，六鈦酸鉀晶須粉末500克。其 中，MCrAlY中M為鈷，具體通式為CoCrAlY。Co、Cr、Al和Y分別占CoCrAlY的重量含量為 80. 8%、15%、4%和 0. 2%。采用實(shí)施例1所述的方法制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。(二)爐內(nèi)輥的制備(1)采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)爐內(nèi)輥工件基體表面進(jìn)行毛化和清 潔處理。(2)將被噴涂的爐內(nèi)輥安裝在轉(zhuǎn)床上，根據(jù)輥面直徑的大小設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、噴槍 移動(dòng)速度和噴涂距離，將耐高溫金屬粉末MCrAlY采用高速氧焰噴涂方法噴涂，逐層疊加， 制作底層，底層厚度為0. 08mm。(3)將上述制備出的復(fù)合金屬陶瓷粉體采用高速氧焰噴涂方法噴涂在底層上，制 作面層，面層厚度為0. 30mm。其中步驟(2)中，所選用的耐高溫金屬粉末MCrAlY，M為鈷，具體通式為CoCrAlY, Co、Cr、Al和Y分別占CoCrAlY的重量含量為80. 8%、15%、4%和0.2%。步驟(2)中，所 選用的耐高溫金屬粉末與步驟(3)中所采用的復(fù)合金屬陶瓷粉體中含有的耐高溫金屬組 分及含量相同。通過(guò)上述方法即可制備出本發(fā)明的爐內(nèi)輥。實(shí)施例3(一 )復(fù)合金屬陶瓷粉體的制備依次稱取MCrAlTaY粉末5430克，碳化鉻粉末3370克，六鈦酸鈉晶須粉末1200克。 其中，MCrAlTaY中M為鎳-鈷合金，具體通式為CoNiCrAlTaY,其中Co、Ni、Cr、Al、Ta和Y 分別占 CoNiCrAlTaY 的重量含量為 56. 2%U2%,21%,6. 4%、4%禾口 0. 4% 采用實(shí)施例1所述的方法制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。
(二)爐內(nèi)輥的制備(1)采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)爐內(nèi)輥工件基體表面進(jìn)行毛化和清 潔處理。(2)先將爐內(nèi)輥工件基體安裝在轉(zhuǎn)床上，根據(jù)輥面直徑的大小設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、噴 槍移動(dòng)速度和噴涂距離，再將上述制備出的復(fù)合金屬陶瓷粉體采用高速氧焰噴涂方法噴涂 在爐內(nèi)輥工件基體上，形成面層。面層厚度為0.30mm。通過(guò)上述方法即可制備出本發(fā)明的爐內(nèi)輥。實(shí)施例4(一 )復(fù)合金屬陶瓷粉體的制備依次稱取MCrAlTaY粉末5450克，碳化鉻粉末3750克，六鈦酸鉀晶須粉末800克。 其中，MCrAlTaY中M為鎳-鈷合金，具體通式為NiCoCrAlTaY,其中Ni、Co、Cr、Al、Ta和Y 分別占 NiCoCrAlTaY 的重量含量為 53. 9%U8. 4%U7%,7%,3. 2%和 0. 5%0采用實(shí)施例1所述的方法制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。(二)爐內(nèi)輥的制備(1)采用加熱、噴砂和壓縮空氣清理的方法對(duì)爐內(nèi)輥工件基體表面進(jìn)行毛化和清 潔處理。(2)將被噴涂的爐內(nèi)輥安裝在轉(zhuǎn)床上，根據(jù)輥面直徑的大小設(shè)定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、噴槍 移動(dòng)速度和噴涂距離，將耐高溫金屬粉末MCrAlY采用高速氧焰噴涂方法噴涂，逐層疊加， 制作底層，底層厚度為0. 10mm。(3)將上述制備出的復(fù)合金屬陶瓷粉體采用高速氧焰噴涂方法噴涂在底層上，制 作面層，面層厚度為0. 12mm。其中步驟(2)中，所選用的耐高溫金屬粉末MCrAlTaY中M為鎳-鈷合金，具體通 式為 NiCoCrAlTaY,其中 Ni、Co、Cr、Al、Ta 和 Y 分別占 NiCoCrAlTaY 的重量含量為 53. 9%、 18.4%、17%、7%、3. 2%和0. 5%。步驟⑵中，所選用的耐高溫金屬粉末與步驟(3)中所 采用的復(fù)合金屬陶瓷粉體中含有的耐高溫金屬組分及含量相同。通過(guò)上述方法即可制備出本發(fā)明的爐內(nèi)輥。實(shí)施例5復(fù)合金屬陶瓷粉體 的制備依次稱取MCrAlY粉末5540克，碳化鉻粉末3460克，六鈦酸鈉粉末1000克。其中， MCrAlY中M為鈷-鎳合金，具體通式為CoNiCrAlY,其中Co、Ni、Cr、Al和Y分別占CoNiCrAlY 的重量含量為 49. 8%,25. 6%U7. 8%,6. 4%和 0. 4%。采用實(shí)施例1所述的方法，制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。實(shí)施例6復(fù)合金屬陶瓷粉體的制備依次稱取MCrAlY粉末5310克，碳化鉻粉末3190克，六鈦酸鉀粉末1500克。其中， MCrAlY中M為鎳-鈷合金，具體通式為NiCoCrAlY,其中Ni、Co、Cr、Al和Y分別占NiCoCrAlY 的重量含量為 52. 6%U9. 8%,20. 2%,6. 8%和 0. 6%。采用實(shí)施例1所述的方法制備得到本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷粉體。
權(quán)利要求
一種復(fù)合金屬陶瓷粉體，其組分及重量百分比為MCrAlY或MCrAlTaY 35％～70％；碳化鉻25％～45％；六鈦酸鈉或六鈦酸鉀5％～20％；其中，所述M為鎳、鈷或鎳-鈷合金；所述MCrAlY中，其各組分及重量百分比為M 56.8％～80.8％、Cr15％～30％、Al 4％～12％、Y 0.2％～1.2％；所述MCrAlTaY中，其各組分及重量百分比為M 46.8％～80.6％、Cr 15％～30％、Al 4％～12％、Ta 0.2％～10％、Y 0.2％～1.2％。
2.權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬陶瓷粉體，其特征在于該復(fù)合金屬陶瓷粉體的粒度范 圍在20μπι 60μπι之間。
3.權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬陶瓷粉體，其特征在于所述六鈦酸鈉和六鈦酸鉀鈉的 結(jié)構(gòu)為晶須。
4.一種爐內(nèi)輥，包括工件基體和噴涂在該工件基體上的面層，其特征在于該面層的 材質(zhì)為權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬陶瓷粉體。
5.權(quán)利要求4所述的爐內(nèi)輥，其特征在于所述面層厚度為0.12mm 0. 30mm。
6.權(quán)利要求4所述的爐內(nèi)輥，其特征在于所述工件基體和所述面層中間設(shè)置一底層， 該底層的材質(zhì)與所述面層中的復(fù)合金屬陶瓷粉體的耐高溫金屬M(fèi)CrAlY或MCrAlTaY相同。
7.權(quán)利要求6所述的爐內(nèi)輥，其特征在于底層厚度為0.08mm 0. 10mm，面層厚度為 0. 12mm 0. 30mmo
8.權(quán)利要求6所述的爐內(nèi)輥的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)工件基體表面進(jìn)行毛化和清潔處理；(2)采用高速氧焰噴涂方法，將耐高溫金屬粉末MCrAlY或MCrAlTaY噴涂在工件基體 上，形成底層；(3)采用高速氧焰噴涂方法，將權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬陶瓷粉體噴涂在該底層上； 其中，步驟(2)中的耐高溫金屬粉末MCrAlY或MCrAlTaY與步驟(3)中的復(fù)合金屬陶瓷粉體的耐高溫金屬M(fèi)CrAlY或MCrAlTaY相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合金屬陶瓷粉體、涂覆有該復(fù)合金屬陶瓷粉體的爐內(nèi)輥及該爐內(nèi)輥的制備方法。該復(fù)合金屬陶瓷粉體，其組分及重量含量為MCrAlY或MCrAlTaY 35％～70％，碳化鉻25％～45％，六鈦酸鈉或六鈦酸鉀5％～20％，其中M為鎳、鈷或鎳-鈷合金。該爐內(nèi)輥，包括工件基體和噴涂在該工件基體上的涂層，涂層由面層和底層共同構(gòu)成或由單一面層構(gòu)成，其中面層的材質(zhì)為上述的復(fù)合金屬陶瓷粉體。該爐內(nèi)輥通過(guò)采用高速氧焰噴涂方法制備而得。本發(fā)明的爐內(nèi)輥，具有優(yōu)良的耐熱、耐磨損和抗結(jié)瘤性能，使用周期平均達(dá)到2年以上。
文檔編號(hào)C23C4/12GK101838767SQ20091004793
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者徐建明 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司