CN105571967B - 检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀‑磨损性能的方法。采用一个陶瓷坩埚熔化金属，提供熔融金属的腐蚀环境，通过两个相向转动的圆柱形辊体模拟钢厂镀锌辊等辊体与被镀钢板之间的磨损环境。通过模拟这种腐蚀与磨损共存的工作条件，完成对辊体表面热喷涂涂层耐腐蚀‑磨损性能的评价，为实际生产中应用的大型辊体材料设计及表面防护涂层的制备提供依据。

Description

检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法
技术领域
本发明属于一种涂层性能检测方法，主要用于检测钢厂用于制造镀Zn层或其它合金镀层的辊体表面保护涂层的耐腐蚀-磨损性能。
背景技术
沉没辊和稳定辊等辊体是钢厂制备镀Zn板和镀合金镀层板生产线上最重要的部件，它们浸没于熔融的金属液中，在400℃-700℃的高温下工作，并受到钢带的连续磨损，使用寿命通常都很低。目前，我国各钢厂所使用的沉没辊的使用寿命通常都在7-20天，每次更换时，整个机组需要停机6-8个小时，造成了巨大的经济损失。
为了提高上述辊体的使用寿命，可以在辊体表面喷涂保护涂层，提高辊体的耐腐蚀性和耐磨性。常用的喷涂层包括合金涂层、陶瓷涂层和复合材料涂层等。
为了分析保护涂层耐熔融金属腐蚀的性能，目前公知的方法是将带有涂层的试件浸入到盛有熔融金属的坩埚中进行长时间挂片试验，定期取出进行外观观察和金相分析，确定其耐腐蚀性能。而为了测定其耐磨性能，则可按照GB/T 12444.1-1990 金属磨损试验等磨损试验方法进行试验。这些方法存在的问题是只能单独测量腐蚀结果或单独测量磨损的结果，无法实际模拟生产中腐蚀与磨损共存的条件，因此实验结果往往误差较大。
发明内容
本发明提出一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其目的是解决以往所存在的问题。其用来模拟钢厂镀层生产线上辊体表面热喷涂涂层所面临的腐蚀-磨损环境，对辊体和表面涂层材料的性能进行评价。
技术方案：
一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其特征在于：该方法采用一个带有加热装置的整体陶瓷坩埚，将盛放于其中的金属熔化，并通过控温使其温度保持在该金属的熔点以上，坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮，用陶瓷整体烧结制成，靠可调速的电动机+减速机系统带动转动，另一个辊体为从动轮，采用金属加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层，实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮的表面摩擦力带动发生转动，在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中，为了调整两个辊子之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块来调整两个辊子表面之间的正压力。
采用加热元件将Zn、Al或合金熔化，盛装于一个陶瓷坩埚中，并采用控温装置使坩埚中金属液体的温度维持在其熔点以上。
主动辊的转速靠调整电机转速来调节，两个辊子之间的摩擦力靠对从动轮施加正压载荷调整，两个辊子在熔融金属液中实现对转，模拟熔融金属腐蚀-磨损环境的条件。
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊子的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热，保证环境温度高于坩埚中金属的熔点，并采用控温装置控制温度。
在加热室壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察，为了在实验过程中清理坩埚和更换试件，在坩埚底部装有升降装置，可以使坩埚升降；为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组可通入保护气体的充气孔。
从动轮是经常更换的部件，用不同的金属加工而成，其表面涂层也能通过不同的热喷涂材料和工艺制备。
实验完成后，通过试件称重、表面磨痕观察或对从动轮进行剖切后进行金相观察来评价涂层的性能。
本发明方法采用一个带有部分圆形底部的陶瓷坩埚，上面有安装加热电阻丝的孔洞，坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮，用陶瓷整体烧结制成，直径为50mm，靠可调整速度的电动机+减速机系统带动，转数为5-30转/分，另一个辊体为从动轮，采用钢铁加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层，由于从动轮是实验消耗件，经常需要更换，因此，在其转轴上设置了可快速安装的卡槽；
实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮表面的摩擦力的带动来发生转动，在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中。为了调整两个辊子之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块来调整两个辊子表面的正压力。
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊子的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热和控温，其最高加热温度为800℃。在壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察，为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组通入通入氩气或氮气的充气孔和排气孔；
试验后对涂层性能的评定采用称重法或采用对从动轮剖切后金相观察的方法，通过分析涂层的剩余厚度，并观察涂层表面的磨痕深度，由于一旦涂层失效，则会粘连大量的镀层金属，或者通过记录金属粘连发生的时间来评价涂层的寿命。
优点效果：
一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，这种方法可以直接模拟出热镀锌沉没辊等同时受到腐蚀和磨损部件的实际工作状态，直接测量出腐蚀速率和失效时间等关键参数，直接为这些部件的选材和结构设计提供确切的依据。
附图说明：
图1为实施例的布置图；
图2为内部简明俯视图；
图3为内部简明左视图。
具体实施方式：
一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，该方法采用一个带有加热装置的整体陶瓷坩埚，将盛放于其中的金属熔化，并通过控温使其温度保持在该金属的熔点以上，坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮1，用陶瓷整体烧结制成，靠可调速的电动机2+减速机系统带动转动，另一个辊体为从动轮3，采用金属加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层，实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮的表面摩擦力带动发生转动，在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中，为了调整两个辊子之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块4来调整两个辊子表面之间的正压力。图中5为轴套，6为轴套座，7为轴套支架，8为丝杠，
采用加热元件将Zn、Al或合金熔化，盛装于一个陶瓷坩埚中，并采用控温装置使坩埚中金属液体的温度维持在其熔点以上。
主动辊的转速靠调整电机转速来调节，两个辊子之间的摩擦力靠对从动轮施加正压载荷调整，两个辊子在熔融金属液中实现对转，模拟熔融金属腐蚀-磨损环境的条件。
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊子的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热，保证环境温度高于坩埚中金属的熔点，并采用控温装置控制温度。
在加热室壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察，为了在实验过程中清理坩埚和更换试件，在坩埚底部装有升降装置，可以使坩埚升降；升降可通过底部的丝杠8来实现；为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组可通入保护气体的充气孔。
从动轮是经常更换的部件，用不同的金属加工而成，其表面涂层也能通过不同的热喷涂材料和工艺制备。
实验完成后，通过试件称重、表面磨痕观察或对从动轮进行剖切后进行金相观察来评价涂层的性能。
本发明方法采用一个带有部分圆形底部的陶瓷坩埚，上面有安装加热电阻丝的孔洞，坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮，用陶瓷整体烧结制成，直径为50mm，靠可调整速度的电动机+减速机系统带动，转数为5-30转/分，另一个辊体为从动轮，采用钢铁加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层，由于从动轮是实验消耗件，经常需要更换，因此，在其转轴上设置了可快速安装的卡槽；
实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮表面的摩擦力的带动来发生转动，在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中。为了调整两个辊子之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块来调整两个辊子表面的正压力。
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊子的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热和控温，其最高加热温度为800℃。在壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察，为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组通入通入氩气或氮气的充气孔和排气孔；
试验后对涂层性能的评定采用称重法或采用对从动轮剖切后金相观察的方法，通过分析涂层的剩余厚度，并观察涂层表面的磨痕深度，由于一旦涂层失效，则会粘连大量的镀层金属，或者通过记录金属粘连发生的时间来评价涂层的寿命。
实施例1
本发明的一个实施例如图1所示，采用一个带有部分圆形底部的陶瓷坩埚，上面有安装加热电阻丝的孔洞。坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮，用陶瓷整体烧结制成，直径为50mm，靠可调整速度的电动机+减速机系统带动，转数为5-30转/分。另一个辊体为从动轮，采用钢铁加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层。由于从动轮是实验消耗件，经常需要更换，因此，在其转轴上设置了可快速安装的卡槽。
实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮表面的摩擦力的带动来发生转动。在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中。为了调整两个辊子之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块来调整两个辊子表面的正压力。
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊子的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热和控温，其最高加热温度为800℃。在壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察。为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组可通入保护气体的充气孔。
由于所进行的腐蚀磨损试验周期较长，在设备上装有计时控制，可在在设定了实验时间和实验温度后，实现无人职守工作。

Claims (4)

1.一种检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其特征在于：该方法采用一个带有加热装置的整体陶瓷坩埚，采用加热装置中的加热元件将盛放于其中的Zn、Al或合金熔化，并通过控温使其温度保持在该金属的熔点以上，坩埚中安放有两个辊体，其中一个辊体为主动轮，用陶瓷整体烧结制成，靠能调速的电动机+减速机系统带动转动，另一个辊体为从动轮，采用金属加工制成，其表面用热喷涂方法制备有防护涂层，实验过程中，主动轮由电机带动转动，而从动轮则靠与主动轮的表面摩擦力带动发生转动，在转动过程中，两个轮的下半部分浸入到坩埚中的熔融金属中，为了调整两个辊体之间的摩擦力，在从动轮的转轴上设置了一个加载装置，采用配重加载块来调整两个辊体表面之间的正压力,即两个辊体之间的摩擦力靠对从动轮施加正压载荷调整，主动辊的转速靠调整电机转速来调节，两个辊体在熔融金属液中实现对转，模拟熔融金属腐蚀-磨损环境的条件；
本方法采用一个带有部分圆形底部的陶瓷坩埚，上面有安装加热电阻丝的孔洞，主动轮的直径为50mm，转速 为5-30转/分，由于从动轮是实验消耗件，经常需要更换，因此，在其转轴上设置了能快速安装的卡槽；
为了防止辊体表面的熔融金属离开坩埚后发生凝固，影响到辊体的转动，在坩埚和辊体外部安装有一个封闭的带有保温壳的加热室，采用电热元件加热并采用控温装置控温，其最高加热温度为800℃；在壳体上还设置了一个透明的观察孔，便于实验中进行观察，为了防止坩埚中的熔融金属发生氧化，在加热室壳体上还安装了一组通入氩气或氮气的充气孔和排气孔；
试验后对涂层性能的评定采用称重法或采用对从动轮剖切后金相观察的方法，通过分析涂层的剩余厚度，并观察涂层表面的磨痕深度，由于一旦涂层失效，则会粘连大量的镀层金属，或者通过记录金属粘连发生的时间来评价涂层的寿命。
2.根据权利要求1所述的检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其特征在于：加热室用于保证环境温度高于坩埚中金属的熔点。
3.根据权利要求2所述的检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其特征在于：为了在实验过程中清理坩埚和更换试件，在坩埚底部装有升降装置，能使坩埚升降。
4.根据权利要求2所述的检测热喷涂涂层耐熔融金属腐蚀-磨损性能的方法，其特征在于：从动轮的表面涂层通过不同的热喷涂材料和工艺制备。
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