CN102181812B - 复合涂层、其喷涂方法及复合结构辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复合涂层，其特征在于，其包括在基体表面包覆的stellite合金层，在stellite合金层表面包覆的碳化钨涂层。本发明提供了一种Stellite合金/碳化钨涂层的设计方案和制备方法。该方案制备的涂层能耐580-620℃高温锌液腐蚀，热振性能好，耐磨性和抗粘锌性完全符合高温锌锅中沉没辊、稳定辊表面涂层的使用要求。涂层孔隙率小于0.5％，结合强度大于75MPa，显微硬度Hv₃₀₀1200-1400。

Description

复合涂层、其喷涂方法及复合结构辊

技术领域

本发明涉及一种复合涂层、其喷涂方法及复合结构辊。

背景技术

镀锌铝板生产中，锌锅沉没辊和稳定辊的防腐耐磨一直是大家关注的问题。传统热镀锌的温度一般在450-480℃之间，液态锌在该温度下几乎对所有金属都有强烈腐蚀性。在辊面喷涂一层抗粘锌、耐锌液腐蚀的涂层是解决这一问题的有效办法。目前用于耐熔锌腐蚀的涂层主要有：WC/Co、MoB/CoCr金属陶瓷涂层以及CrWMo金属涂层等。

随着镀锌板工艺的发展，新型锌铝板生产中锌锅温度进一步提高到600-610℃，这要求辊面涂层能承受的温度进一步提高。由于现有的稳定辊、沉没辊的涂层与基体之间热膨胀系数的差异，在铝锌线镀锌锅中，涂层内热应力较大，涂层易生成微裂纹，进而造成锌液通过裂纹腐蚀基体，及裂纹中锌液受压固化后使裂纹扩展造成涂层剥落等问题的存在，使铝锌线锌锅沉没辊和稳定辊涂层使用寿命明显下降，涂层脱落的碎片对镀锌板质量有极大的影响，原来的涂层制备方案已不能符合相应的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可提高辊子耐热温度的复合涂层。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

复合涂层，其特征在于，其包括在基体表面包覆的stellite合金层，在stellite合金层表面包覆的碳化钨涂层。

优选地是，所述stellite合金层按照重量百分含量由25％～32％的铬；3.5％～5.5％的钨；0.9％～1.8％的碳；0.8％～1.8％的硅；余量为钴组成。

本发明的另一个目的是提供一种复合涂层喷涂方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：基体辊面砂化处理；

第二步：采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为20-50μm的Stellite合金粉末喷涂至已作过表面处理的基体辊面上，形成20-100μm的打底涂层；

第三步：采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为15-45μm的碳化钨粉末喷涂至已作过表面处理的辊面基体上，形成50-120μm的打底涂层；

第四步：将喷涂好的辊面彻底清洁，进行封孔处理，封孔完毕，干燥后再进行热处理，升温到160-200℃保温0.5-3小时，再升温到430-500℃，保温1-3小时后，冷却。

本发明的第三个目的是提供一种复合结构辊，其特征在于，包括基体，其还包括在基体表面包覆的stellite合金层，在stellite合金层表面包覆的碳化钨涂层。

优选地是，所述stellite合金层按照重量百分含量由25％～32％的铬；3.5％～5.5％的钨；0.9％～1.8％的碳；0.8％～1.8％的硅；余量为钴组成。

本发明中所述的stellite合金为司太立合金。

stellite合金层的厚度为20～100μm；碳化钨的厚度为50～120μm。

本发明提供了一种Stellite合金/碳化钨涂层的设计方案和制备方法。该方案制备的涂层能耐580-620℃高温锌液腐蚀，热振性能好，耐磨性和抗粘锌性完全符合高温锌锅中沉没辊、稳定辊表面涂层的使用要求。涂层孔隙率小于0.5％，结合强度大于75MPa，显微硬度Hv₃₀₀1200-1400。

附图说明

图1为本发明中的复合结构辊正视图；

图2为图1的A-A视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述：

如图1和图2所示，复合结构辊1，包括基体11，其还包括在基体11表面包覆的stellite合金层12，在stellite合金层12表面包覆的碳化钨涂层13。

各实施例中的stellite合金各组分重量百分含量如下表所示：

实施例	铬	钨	碳	硅	钴
						1	25％	3.5％	0.9％	0.8％	69.8％
2	32％	5.5％	1.8％	1.8％	58.9％
						3	28％	4.5％	1.4％	1.4％	64.7％
4	27％	5％	1.6％	1.7％	64.7％
						5	30％	4％	1.2％	1.1％	63.7％
6	26％	3.8％	1.5％	0.9％	67.8％

7	29％	4.7％	1.2％	1.3％	63.8％
						8	31％	5.2％	1.4％	1.5％	60.9％
9	28％	3.8％	1.5％	0.9％	65.8％
						10	26％	5％	1.7％	0.9％	66.4％

复合结构辊的制备方法如下：

第一步：辊面预处理

将预喷涂基体辊面车磨到规定尺寸后，对辊面进行吹砂毛化，参数如下：

采用刚玉砂毛化处理基体表面；辊体转速10-30rpm，横移速度300-500mm/min；喷砂距离600-750mm，喷砂后辊面均匀无反光。

第二步：打底层Stellite合金涂层的制备

采用JP-5000超音速火焰喷涂设备，将粒度为20-50μm的Stellite合金粉末喷涂至已作过表面处理的辊面基体上，形成20-100μm的打底涂层，喷涂参数如表二所示；

第三步：碳化钨涂层的制备

采用JP-5000超音速火焰喷涂设备和以下工艺条件，将粒度为15-45μm的低碳碳化钨金属陶瓷粉末喷涂至Stellite合金涂层表面上，形成50-120μm的碳化钨涂层，喷涂参数如表二；

第四步：封孔及热处理

将喷涂好的辊面彻底清洁，采用涂刷或喷涂方法将封孔剂黏附在碳化钨涂层外表面进行封孔处理，封孔剂可选用氮化硼、三氧化二铬、三氧化二铝中的一种或几种。封孔完毕后，自行干燥30min后再吊入热处理炉内，进行热处理，升温到160-200℃保温0.5-3小时，再升温到430-500℃，保温1-3小时后，随炉缓冷。

表二：喷涂工艺参数

	stellite合金	碳化钨涂层
			喷涂距离	300～400mm	300～400mm
氧气流量、压力	1600～2200scfh，180～230psi	1600～2200scfh，180～230psi
			燃油流量、压力	4～8gph，140～190psi	4～8gph，140～190psi
送粉气流量、压力	14～30scfh，60～90psi	14～30scfh，60～90psi
			送粉速率	30～90g/min	30～90g/min
枪管尺寸	4寸或6寸或8寸	4寸或6寸或8寸

各项参数可在上表所列范围内选择，不影响本发明目的的实现。

实施例1-10所列的配比，按照以上所述的制备方法制备，并在以下各实施例中的热处理步骤的温度及保温时间下进行热处理：

实施例5的配比，按照上述制备方法、实施例11所述的热处理参数制备的复合结构辊，在熔融的55％Al-43.5％Zn-1.5Si合金中浸泡，超过623小时无损坏。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (2)

1.复合涂层，其特征在于，其包括在基体表面包覆的stellite合金层，在stellite合金层表面包覆的碳化钨涂层；所述stellite合金层按照重量百分含量由25%～32%的铬；3.5%～5.5%的钨；0.9%～1.8%的碳；0.8%～1.8％的硅；余量为钴组成；其喷涂方法包括如下步骤：

第一步：基体辊面砂化处理；

第二步:采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为20-50μm的Stellite合金粉末喷涂至已作过表面处理的基体辊面上，形成20-100μm的打底涂层；

第三步：采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为15-45μm的碳化钨粉末喷涂至Stellite合金涂层表面上，形成50-120μm的碳化钨涂层；

第四步：将喷涂好的辊面彻底清洁，进行封孔处理，封孔完毕，干燥后再进行热处理，升温到160-200℃保温0.5-3小时，再升温到430-500℃，保温1-3小时后，冷却。

2.权利要求1所述的复合涂层的喷涂方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：基体辊面砂化处理；

第二步:采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为20-50μm的Stellite合金粉末喷涂至已作过表面处理的基体辊面上，形成20-100μm的打底涂层；

第三步：采用超音速火焰喷涂设备，将粒度为15-45μm的碳化钨粉末喷涂至Stellite合金涂层表面上，形成50-120μm的碳化钨涂层；

第四步：将喷涂好的辊面彻底清洁，进行封孔处理，封孔完毕，干燥后再进行热处理，升温到160-200℃保温0.5-3小时，再升温到430-500℃，保温1-3小时后，冷却。

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