一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法

2023-09-21 01:19:55

專利名稱：一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法
技術領域：
本發明涉及一種在金屬材料表面採用熔融態復層材料進行噴塗的方法，特別是一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法。
鋼鐵冶金行業中的軋鋼生產線所使用的軋輥、導衛輪及導衛板運行於十分惡劣的高溫和磨損工況環境中，如高速線材機其軋制速度超過100米/秒，受熱最高工作溫度達1000～1100℃。由於軋輥及導衛輪的磨損失效，造成更換頻繁，因此研究既耐高溫又耐磨損的材料，是軋鋼行業亟待解決的問題之一。目前在國內，由於沒有新型高溫耐磨材料問世，而常使用純粹的耐高溫合金鋼和單純的耐磨材料。前者雖然具有良好的耐高溫性能，但耐磨性不夠；後者則雖然具有很高的室溫耐磨性能，但隨著工作溫度的提高，其耐磨性又迅速下降，從而導致材料的過早失效。在國際上，工業化國家非常重視鋼鐵材料的研究與開發，日本在1997年啟動的「超級鋼計劃」，就是開發相當於現有鋼鐵材料兩倍強度和壽命的STX-21新型鋼鐵材料和超高純度鐵；但目前，有關高溫耐磨材料的研究報導則很少，對該類材料的研究，往往採用高潔淨度、超微細化的優質合金鋼，通過對耐磨材料的微合金化、熱處理和特殊的表面處理技術來提高耐熱耐磨材料的綜合性能。通常採用的表面處理技術有噴塗、表面熱處理、表面化學處理、氣相沉積、雷射表面處理等，不一而足。總之，國外在軋輥、導衛輪材質的研究、開發與生產方面尚處在方興未艾階段。
本發明的目的，乃是提供一種特別適於用來製造和修復軋輥、導衛輪等的一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法。
本發明的解決方案如下。其工藝流程是(1)噴塗表面預處理先採用清洗劑對經預機加工成的工件鋼基基體表面進行潔淨度清洗，至能有效提高塗層結合強度為止，清洗完畢後，基體表面採用吹砂粗化方法進一步粗化，其目的是進一步除去基體上的汙染物，使被塗層表面裸露出新鮮金屬表面，有利於塗層與基體的牢固結合；(2)過渡層噴塗吹砂處理後，在基體表面噴塗一層鎳包鋁粉作為過渡層，本工序的目的是在底層與基件表面間形成顯微冶金結合；(3)工作層噴塗採用等離子噴塗設備將成分比為Co∶WC＝15～25％∶85～75％的鈷/碳化鎢粉呈熔融態噴塗於基體上，使基體表面形成硬質合金塗層；(4)擴散退火即在保護性氣氛下700～750℃，保溫10小時，進行擴散退火，其目的是使塗層與基體界面的原子相互擴散，以形成良好的界面結合力；(5)精加工採用磨削方法進行塗層表面加工，經磨削後的塗層表面光潔。
本發明方法採用特有的過渡層噴塗和先進的等離子噴塗技術，在具有良好的韌性和價廉的鋼基材上，塗復鎳包鋁粉過渡層和鈷/碳化鎢粉硬質合金耐磨塗層，可用於鋼鐵冶金行業中軋輥、導衛輪等的製造和修復，最大限度地提高其耐磨性能。該方法具有工藝流程短、生產效率高、成本低的特點。它所加工出來的塗層緻密、界面結合強度高，塗層顯微硬度為633.7HV0.1，室溫硬度為65HRA，室溫下磨擦磨損失重在75N負荷下為77mg。
實施例選用45號鋼作為導衛輪坯料，預機加工成導衛輪；採用XS清洗劑對經預機加工成的導衛輪表面進行潔淨度清洗；清洗完畢後，對導衛輪基體表面採用吹砂粗化方法進一步粗化，使被塗層表面裸露出新鮮金屬表面，吹砂採用60～80目的氧化鋁砂，吹砂壓力為0.14～0.28MPa，吹砂後應儘快噴塗，其間隔時間不得超過2小時；吹砂處理後，在基體表面噴塗一層鎳包鋁粉作為過渡層，過渡層厚度最好在0.1～0.2mm，實際中一般以蓋滿待噴塗表面為準，一次噴完為佳；隨後，採用型號為ZXG-500GY的矽整流等離子噴塗電源將成分比為Co∶WC＝20％∶80％的鈷/碳化鎢粉呈熔融態噴塗於基體上，並採用如下優化的工藝參數鈷/碳化鎢粉未粒子的粒度範圍為-140～325目，塗層粉未的送粉速度為25～35g/min，噴塗電源電壓為80V、電流為400A，噴塗距離為150±10mm，噴塗角度為60～80°，噴塗層厚度≥1.2mm，為導衛輪精加工留有加工餘量0.2mm，因此導衛輪塗層淨厚度≥1.0mm，但一般有1.0mm也就可以了；接下來進行擴散退火，擴散退火制度是在保護性氣氛下720℃～750℃，保溫10小時；最後是採用磨削方法對塗層進行表面精加工，使塗層表面光潔。
權利要求
1.一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法，其特徵在於，其工藝流程包括(1)噴塗表面預處理，先採用清洗劑對經預機加工成的工件鋼基基體表面進行潔淨度清洗，清洗完畢後，基體表面採用吹砂粗化方法進一步粗化；(2)過渡層噴塗吹砂處理後，在基體表面噴塗一層鎳包鋁粉作為過渡層；(3)工作層噴塗採用等離子噴塗設備將成分比為Co∶WC＝15～25％∶85～75％的鈷/碳化鎢粉呈熔融態噴塗於基體上，使基體表面形成硬質合金塗層；(4)擴散退火即在保護性氣氛下700～750℃，保溫10小時，進行擴散退火；(5)精加工採用磨削方法進行塗層表面加工，經磨削後的塗層表面光潔。
2.根據權利要求1所述的鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法，其特徵在於，吹砂採用60～80目的氧化鋁砂，吹砂壓力為0.14～0.28MPa，
3.根據權利要求1所述的鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法，其特徵在於，在過渡層噴塗工序中，過渡層厚度為0.1～0.2mm。
4.根據權利要求1所述的鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法，其特徵在於，在工作層噴塗工序中，鈷/碳化鎢粉未粒子的粒度範圍為-140～325目，塗層粉未的送粉速度為25～35g/min，噴塗電源電壓為80V、電流為400A，噴塗距離為150±10mm，噴塗角度為60～80°，噴塗層厚度≥1.2mm。
全文摘要
本發明是一種鋼基表面耐磨複合塗層的塗複方法,其工藝流程包括:(1)噴塗表面預處理:用清洗劑清洗和進行吹砂粗化;(2)過渡層噴塗:噴塗一層鎳包鋁粉為過渡層;(3)工作層噴塗:採用等離子噴塗設備將鈷/碳化鎢粉呈熔融態噴塗;(4)擴散退火:擴散退火制度是在保護性氣氛下700～750℃,保溫10小時;(5)精加工:採用磨削方法加工塗層表面。該方法具有工藝流程短、生產效率高、成本低的特點,加工出來的塗層緻密,界面結合強度高,耐磨性好。可用於鋼鐵冶金行業中軋輥、導衛輪等的製造和修復,最大限度地提高其耐磨性能。
文檔編號C23C4/10GK1339616SQ0011362
公開日2002年3月13日 申請日期2000年8月17日 優先權日2000年8月17日
發明者甘衛平, 陳欠根, 周建明, 張勇, 陳為哲, 陳曉青 申請人:湖南省高程科技有限公司