CN102925849A - 一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法 - Google Patents

一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法。复合封孔剂为三层，底层封孔剂的组成为：H2O+SiO2+AL2O3+CrO3；中间层封孔剂的组成为：H2O+CrO3；顶层封孔剂的组成为：H2O+BN+CrO3。使用方法，首先使用刷涂方法将底层封孔剂均匀、薄薄地涂覆于热喷涂涂层表面，并使其充分渗入到涂层的孔隙中，将封孔的热喷涂涂层在450～500℃温度下，进行1-3小时的固化处理；然后刷涂中间层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理；最后刷涂顶层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理。本发明复合封孔剂主要针对沉没辊和稳定辊热喷涂涂层的孔隙进行处理，提高了涂层的使用效果和使用寿命。

Description

一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法，其主要针对钢铁企业镀锌生产线沉没辊和稳定辊热喷涂涂层的封孔处理。
背景技术
随着现代表面技术的发展，具有很高性能价格比的热喷涂涂层已经获得了越来越广泛的应用。如钢铁生产线辊类表面热喷涂涂层，可以显著提高其耐磨性、抗冲击、耐腐蚀性等性能。然而，喷涂后的涂层具有一定的孔隙，其孔隙对涂层的使用效果和使用寿命有一定的影响。
解决热喷涂涂层存在孔隙的主要途径是采用封孔技术，即将封孔剂涂覆并渗入热喷涂涂层，填塞热喷涂涂层的空隙，从而实现对热喷涂涂层的封孔处理。
对于带钢热镀锌线使用的沉没辊和稳定辊而言，由于其始终浸没在锌液中，工作温度为450～480℃，因此其除要求防粘锌、防锌液腐蚀外，还要求耐磨损、耐酸腐蚀等。无机封孔剂如由铬酸水溶液形成的化学膜，由金属醇盐系统组成的酒精水溶液形成的无机物膜，由磷酸铝系统、水玻璃系统形成的溶胶—凝胶膜，这些无机系列的每种封孔膜尽管能在一定程度上阻止熔融的锌液的渗透和粘附，但都不能适用于5-10%的稀硫酸；常温环境下，硅树脂和有机环氧树脂在稀硫酸中的耐用性较好，然而它们的耐热性差，不能用于480℃的操作环境。
目前我公司修复的沉没辊和稳定辊，经超音速喷涂WC12Co涂层后，使用进口的封孔剂进行封孔处理。尽管封孔的效果较稳定，但进口封孔剂非常昂贵，供方也不肯提供配方，并且该封孔剂存放不方便，存放时间长容易产生沉淀，从而报废，制约了公司的生产。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种热喷涂涂层的复合封孔剂及其使用方法，主要针对钢铁企业镀锌生产线沉没辊和稳定辊热喷涂涂层的孔隙进行处理，其封孔的效果稳定，提高了涂层的使用效果和使用寿命。
本发明一种热喷涂涂层的复合封孔剂，其特征是：它为三层的复合封孔剂，底层封孔剂的组成为：H2O +SiO2+AL2O3+CrO3；中间层封孔剂的组成为：H2O +CrO3；顶层封孔剂的组成为：H2O +BN+ CrO3。
其中，底层封孔剂中CrO3、H2O、AL2O3 和SiO2的重量份比为25：（50±4）：（7±2）：（18±4）；中间层封孔剂中CrO3、H2O的重量份比为（56±4）：（44±4）；顶层封孔剂中CrO3、H2O和BN的重量份比为28：（44±4）：（28±4）。
本发明热喷涂涂层的复合封孔剂的使用方法，首先使用刷涂方法将底层封孔剂均匀、薄薄地涂覆于热喷涂涂层表面，并使其充分渗入到涂层的孔隙中，将封孔的热喷涂涂层在450～500℃温度下，进行1-3小时的固化处理；然后刷涂中间层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理；最后刷涂顶层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理，即可获得封孔效果良好的热喷涂涂层产品。
本发明提供的封孔剂具有良好的渗透性和稳定性，而且抗磨损、耐高温腐蚀、抗粘锌和抗酸液腐蚀等性能显著提高。经过本发明封孔剂封孔处理过的沉没辊和稳定辊的热喷涂涂层，能与锌液产生不浸润现象，这样在沉没辊和稳定辊辊面没有锌渣粘附的着陆点，有效地防止了辊面粘附锌渣；同时还能预防熔融锌液向基体内渗透，防止受热涂层和基体体积膨胀产生喷涂层的开裂和剥落；保护涂层和基体免受退锌所用的稀硫酸或磷酸溶液的腐蚀。这样，当沉没辊和稳定辊在辊面喷涂一层金属陶瓷超音速涂层并使用本发明的封孔剂进行封孔处理后，其使用寿命可延长到三个循环周期以上，而不进行封孔处理的超音速热喷涂涂层只能使用一个循环周期（一个循环周期一般为两至三周）。
附图说明
图1是本发明封孔剂对沉没辊和稳定辊的涂层进行封孔后的轮廓图。
图2是沉没辊和稳定辊热喷涂涂层封孔时的固化曲线图。
具体实施方式
本发明一种热喷涂涂层的复合封孔剂，它为三层的复合封孔剂，底层封孔剂的组成为：H2O +SiO2+AL2O3+CrO3；中间层封孔剂的组成为：H2O +CrO3；顶层封孔剂的组成为：H2O +BN+ CrO3。其中，底层封孔剂中CrO3、H2O、AL2O3 和SiO2的重量份比为25：（50±4）：（7±2）：（18±4）；中间层封孔剂中CrO3、H2O的重量份比为（56±4）：（44±4）；顶层封孔剂中CrO3、H2O和BN的重量份比为28：（44±4）：（28±4）。
使用本发明热喷涂涂层的复合封孔剂进行封孔时，首先使用刷涂方法将底层封孔剂均匀、薄薄地涂覆于热喷涂涂层表面，并使底层封孔剂充分渗入到涂层的孔隙中，将封孔的热喷涂涂层在450～500℃温度下，进行1-3小时的固化处理；然后刷涂中间层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理；最后刷涂顶层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理，即可获得封孔效果良好的热喷涂涂层产品。其中，底层封孔剂的厚度为15μm，中间层封孔的厚度为5μm，顶层封孔剂的厚度为5μm。
在固化处理的过程中，三氧化铬在高温下分解为三氧化二铬和氧气：4CrO3＝2 Cr2O3+3O2↑（450～500℃），而六价的Cr在变成三价的Cr后，其稳定性大大增强，从而其保证了封孔剂的稳定性。
在进行封孔工艺后，本发明复合封孔剂的三层各有不同的作用：底层SiO2+Al2O3+Cr2O3耐熔融锌液的性能较好，这层包含适度的泡囊改善了整个封孔层的热振性能，此外它还是阻碍涂层与熔融锌液反应的结构框架；中间层Cr2O3 的密度高，它能防止熔融锌液和稀硫酸的渗透；顶层BN+ Cr2O3用于防止粘渣和粘锌。
本发明的复合封孔剂具有流动性好，粘结力强，封孔后涂层孔隙率小，抗耐磨、耐高温腐蚀、抗粘锌和抗酸液腐蚀等性能；它克服了一般无机封孔剂存在的稳定性不够、涂层产品易变性以及耐锌液腐蚀不够、易粘锌、耐酸腐蚀不够等技术问题，也克服了硅树脂和有机环氧树脂不能用于480℃的操作环境的问题。使用本发明的复合封孔剂进行封孔处理后的涂层使用寿命大幅提高，当沉没辊和稳定辊在辊面喷涂一层金属陶瓷超音速涂层并进行封孔处理后，其使用寿命可延长到三个循环周期以上。本发明的复合封孔剂及其使用方法主要针对钢铁企业镀锌生产线沉没辊和稳定辊热喷涂涂层的孔隙进行处理，但并不局限于此类辊的热喷涂涂层，它也可适用于其它的热喷涂涂层。
本发明的具体实施例详见表1、表2和表3：
 表1：底层封孔剂实施例
Figure 2012103958386100002DEST_PATH_IMAGE001
 表2：中间层封孔剂实施例
Figure 492605DEST_PATH_IMAGE002
表3：顶层封孔剂实施例
Figure 821955DEST_PATH_IMAGE003
注：表1-3中符号⊙、○、△分别表示效果：好、一般、略差。

Claims (4)

1.一种热喷涂涂层的复合封孔剂，其特征是：它为三层的复合封孔剂，底层封孔剂的组成为：H2O +SiO2+AL2O3+CrO3；中间层封孔剂的组成为：H2O +CrO3；顶层封孔剂的组成为：H2O +BN+ CrO3。
2.根据权利要求1所述的复合封孔剂，其特征是：底层封孔剂中CrO3、H2O、AL2O3 和SiO2的重量份比为25：（50±4）：（7±2）：（18±4）；中间层封孔剂中CrO3、H2O的重量份比为（56±4）：（44±4）；顶层封孔剂中CrO3、H2O和BN的重量份比为28：（44±4）：（28±4）。
3.权利要求1或2所述的复合封孔剂的使用方法，其特征是：首先使用刷涂方法将底层封孔剂均匀、薄薄地涂覆于热喷涂涂层表面，并使其充分渗入到涂层的孔隙中，将封孔的热喷涂涂层在450～500℃温度下，进行1-3小时的固化处理；然后刷涂中间层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理；最后刷涂顶层封孔剂，再采用相同的固化工艺进行固化处理，即可获得封孔效果良好的热喷涂涂层产品。
4.根据权利要求3所述的复合封孔剂的使用方法，其特征是：底层封孔剂的厚度为15um，中间层封孔的厚度为5um，顶层封孔剂的厚度为5um。
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