CN109321860A - 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法 - Google Patents

一种工件耐磨涂层及其喷涂方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109321860A
CN109321860A CN201811246271.XA CN201811246271A CN109321860A CN 109321860 A CN109321860 A CN 109321860A CN 201811246271 A CN201811246271 A CN 201811246271A CN 109321860 A CN109321860 A CN 109321860A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
workpiece
wear
nicr
spraying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811246271.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吕艳红
张慧
唐建新
陶红标
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
Original Assignee
New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd filed Critical New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
Priority to CN201811246271.XA priority Critical patent/CN109321860A/zh
Publication of CN109321860A publication Critical patent/CN109321860A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/126—Detonation spraying

Abstract

本发明涉及一种工件耐磨涂层及其喷涂方法，属于表面技术领域，解决了现有技术中一方面单层结构的耐磨涂层耐磨性差，使用寿命短，停机更换时间长，板坯产量和生产效率低；另一方面现有工艺无法对下线结晶器进行局部修复，磨损后的结晶器窄边铜板只能另做他用，造成生产材料浪费的问题。本发明的工件耐磨涂层包括底层和面层，底层作为过渡层且仅覆盖镀层局部磨损破坏的部分，面层覆盖工件全部涂层。本发明的喷涂方法包括：对待喷涂以外的区域进行保护，完成底层喷涂，之后撤去保护，喷涂面层。本发明能够改善面层和铜基体之间的结合强度，提高涂层的抗热震性能，延长结晶器铜板表面涂层的使用寿命。

Description

一种工件耐磨涂层及其喷涂方法
技术领域
本发明涉及表面技术领域，尤其涉及一种工件耐磨涂层及其喷涂方法。
背景技术
在连铸生产中，结晶器是连铸机的核心部件。实际生产中，结晶器窄边铜板的磨损程度远远大于宽边铜板。
提高窄边铜板表面耐磨性常用的方法为电镀和热喷涂。电镀层在很大程度上提高了铜板的耐磨性，延长了结晶器使用寿命，但是镀层的使用寿命较低，过钢量仅5-6万t就必须下线维护，不能满足高效连铸发展的需要；而且电镀行业污染严重，不符合当前绿色、高效、节能、环保的理念。
现有工艺只能对窄边铜板表面进行全部电镀，无法对磨损严重的下口漏铜区域进行局部修复。并且现有的耐磨涂层通常为单层结构，导致现有结晶器窄边铜板表面涂层的耐磨性差，使用寿命短，停机更换时间长，板坯产量和生产效率低。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种工件耐磨涂层及其喷涂方法至少能够解决以下技术问题之一：(1)单层结构的耐磨涂层耐磨性差，使用寿命短，停机更换时间长，板坯产量和生产效率低；(2)现有工艺无法对下线结晶器进行局部修复，磨损后的结晶器窄边铜板只能另做他用，造成生产材料的浪费。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种工件耐磨涂层，所述工件表面具有单层镀层且镀层局部磨损破坏，所述耐磨涂层包括底层和面层，所述底层作为过渡层且仅覆盖镀层局部磨损破坏的部分，所述底层用于改善工件基体和面层之间的结合强度，所述面层覆盖工件全部涂层。
在上述方案的基础上，本发明还作了如下改进：
进一步，所述底层的复合粉末为NiCr，所述面层的复合粉末为NiCr-Cr3C2。
进一步，NiCr粉末成分及质量百分含量为80％Ni-20％Cr，NiCr-Cr3C2粉末成分及质量百分含量为25％NiCr-75％Cr3C2。
本发明底层的复合粉末为NiCr，原因在于：NiCr合金粉末常用作耐热、抗氧化和气体腐蚀涂层，也用作粘结底层或过渡层，可用于980℃以下的工况环境中。其它常用打底层材料(镍包铝或铝包镍)在喷涂过程中产生放热反应，易导致铜基体的氧化；而MCrAlY系列的结合底层则常用于航空发动机热障涂层的结合底层，主要作用是抗高温氧化，从经济性和实用性方面考虑不适合作为本发明的涂层材料。
本发明面层的复合粉末为NiCr-Cr3C2，原因在于：常用的耐磨涂层材料包括WC-Co、NiCr-Cr3C2、Al2O3-TiO2和Cr2O3。WC-Co用于温度不超过540℃的非腐蚀环境中；Al2O3-TiO2和Cr2O3等陶瓷涂层用于温度不超过550℃的酸、碱环境中，而NiCr-Cr3C2涂层则可用于不超过950℃的腐蚀磨损环境中。
进一步，底层厚度与未剥落镀层厚度相同，面层厚度为0.3～0.5mm。
为了使涂层的表面比较平整，本实施例的底层厚度与未剥落镀层厚度相同。因为如果底层厚度与未剥落镀层厚度不相同，那么会导致剥落涂层处凹凸不平，既影响未剥落镀层与面层的结合强度，又使得涂层表面不美观。所以本实施例中在磨损严重的下口漏铜区域，涂层结构为NiCr底层+NiCr-Cr3C2陶瓷面层，底层厚度与原有镀层厚度一致；其它无漏铜的镀层区域，涂层结构为NiCr-Cr3C2单层。
本发明中面层厚度为0.3～0.5mm，优选面层厚度为0.5mm。原因在于：若面层的厚度小于0.3mm，因为涂层比较薄，所以涂层较易磨损，从而漏出铜基体，不利于延长使用寿命；如果面层厚度大于0.5mm，在冶炼的高温环境下，由于面层内部热应力的存在，面层易开裂，也不利于延长使用寿命。因此，本发明选择面层厚度为0.3～0.5mm。
另一方面，本发明还提供了一种工件耐磨涂层的喷涂方法，所述喷涂方法采用爆炸喷涂工艺，所述爆炸喷涂工艺为对工件表面进行局部喷涂和整体喷涂；包括如下步骤：
(1)将工件表面净化、粗化，并对待喷涂以外的区域进行保护；
(2)将待喷涂区域喷涂NiCr复合粉末，完成局部喷涂，得到底层；
(3)将整个工件表面喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成整体喷涂，得到面层。
在上述方案的基础上，本发明还作了如下改进：
进一步，步骤(2)中，喷涂底层的工艺参数如下：喷涂气体使用氧气和乙炔，氧气和乙炔的流量比为1.3～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为165～200mm，喷枪速度为40～70mm/min，送粉速度为20～40g/min，送粉气体氮气流量为0.3～0.6m3/h。
进一步，步骤(3)中，喷涂面层的工艺参数如下：喷涂气体使用氧气和乙炔，氧气和乙炔的流量比为1.4～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为165～200mm，喷枪速度为40～70mm/min，送粉速度为15～30g/min，送粉气体氮气流量为0.3～0.6m3/h。
本发明的喷涂方法中，氧气和乙炔的流量比太高时，由于焰流内氧气含量升高，涂层内氧化物夹杂含量增加；氧气和乙炔的流量比太低时，氧气含量不足，焰流温度低，导致涂层内未融化颗粒增多。喷涂底层时氧气和乙炔的流量比选择为1.3～1:1、喷涂面层时氧气和乙炔的流量比选择为1.4～1:1，使得涂层内的氧化物夹杂和未融化颗粒少。
保护气用于保护喷涂焰流中的熔融粉末，以避免熔融颗粒在飞行过程中被氧化，经过反复实验发现，氮气流量过低，无法起到很好的保护效果，流量过高，则降低焰流温度，不利于粉末熔化。因此，本发明的喷涂方法中选择保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h。
实验中发现，喷涂距离过低，粉末熔化不充分，制备的涂层显微组织中未熔化颗粒含量增加；喷涂距离过高，延长熔融粒子在大气中的暴露时间，导致颗粒氧化倾向增加，同时粒子飞行动能不足，涂层结合强度降低。因此，本发明的喷涂方法中喷涂距离选择为165～200mm。
本发明的喷涂方法中喷枪速度选择为40～70mm/min，原因在于：喷枪速度过快，喷涂效率降低；速度过慢，易导致涂层过热，涂层内应力增加。
实际生产中发现，如果送粉速度过慢，则涂层沉积率低，喷涂效率下降；而如果送粉速度过快，则粉末熔化不充分，涂层内未熔化颗粒增加，导致涂层质量下降。因此，喷涂底层时，送粉速度选择为20～40g/min；喷涂面层时，送粉速度选择为15～30g/min。
进一步,NiCr复合粉末和NiCr-Cr3C2复合粉末的粒径均为15～50μm。
考虑到复合粉末的粒径过小，粉末容易过熔；粒径过大，粉末不易熔化，因此本发明中NiCr复合粉末和NiCr-Cr3C2复合粉末的粒径均选择为15～50μm。
进一步，使用棕刚玉砂进行所述粗化，经过粗化后工件表面的粗糙度大于等于6μm。
喷砂粗化的目的是使待喷涂表面达到所需要的粗糙度，以提高基体和涂层的结合强度，实验中发现，如果工件表面的粗糙度小于6μm，涂层与基体结合强度低，不能满足使用要求。
优选地，步骤(2)中，喷涂底层的工艺参数还可以为：氧气和乙炔的流量比为1.2～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为175～190mm，喷枪速度为45～60mm/min，送粉速度为30～40g/min，送粉气体氮气流量为0.4～0.6m3/h；
步骤(3)中，喷涂面层的工艺参数还可以为：氧气和乙炔的流量比为1.25～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为175～190mm，喷枪速度为50～60mm/min，送粉速度为15～20g/min，送粉气体氮气流量为0.3～0.5m3/h。
本发明还可以对基体为全新的结晶器窄边铜板进行喷涂，包括以下步骤：
(1)将工件表面进行净化、粗化；
(2)将整个工件表面喷涂NiCr复合粉末，完成一次喷涂；
(3)将进行过一次喷涂的工件表面喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成二次喷涂。
对于底层为全新的结晶器窄边铜板，喷涂底层和喷涂面层时的工艺参数与上述喷涂局部磨损破坏的工件涂层的工艺参数相同。
因为铜基体和NiCr-Cr3C2层之间的热膨胀系数相差较大，如果在铜基体上只喷涂NiCr-Cr3C2层，那么在冶炼的高温环境下，由于热膨胀系数相差较大，NiCr-Cr3C2层和铜基体之间的结合强度差，导致NiCr-Cr3C2易从铜基体上脱落，使得结晶器铜板表面涂层的使用寿命短。
为了缩小铜基体和NiCr-Cr3C2层之间的热膨胀系数之间的差距，本发明在铜基体和NiCr-Cr3C2层之间增加底层作为过渡层，从而缩小了铜基体和面层之间热膨胀系数的差值，进而改善面层和铜基体之间的结合强度，延长结晶器铜板表面涂层的使用寿命。
经过两次喷涂后，工件表面的涂层也为双层结构，分别为NiCr底层+NiCr-Cr3C2陶瓷面层，NiCr底层的厚度为0.05～0.1mm，NiCr-Cr3C2陶瓷面层的厚度为0.3～0.5mm。
实验发现，底层太薄无法满足过渡层的使用要求，过厚既浪费材料又会导致作为工作层的面层太薄(因为涂层并不是越厚越好，涂层厚度增加，涂层内热应力增加，而且结合强度降低，反而会导致涂层寿命降低，因此在设计双层结构时，涂层厚度最大为0.6mm)，涂层耐磨性减弱。
底层的厚度选择为0.05～0.1mm，既可起到过渡涂层的功能，又可使陶瓷面层起到更好的耐磨作用。
本发明有益效果如下：
(1)本发明提供的工件耐磨涂层具有底层和面层双层结构，与单层机构相比，双层结构的设计，提高了结晶器铜板表面涂层的耐磨性，延长了结晶器铜板表面涂层的使用寿命。
(2)底层作为过渡层，缩小了铜基体和面层之间热膨胀系数的差值，既改善了面层和铜基体之间的结合强度，又提高了涂层的抗热震性能，增强了铜基体防高温气体侵蚀的能力，进一步延长了结晶器铜板表面涂层的使用寿命。
(3)本发明的喷涂方法，工艺简单，便于操作和实现，与电镀行业相比，污染少，高效环保。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的实施例工件表面喷涂耐磨涂层的结构示意图。
附图标记：
1-工件表面；2-底层；3-面层。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为全新的结晶器窄边铜板，基体材料选用铬锆铜。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用24#棕刚玉砂对待喷涂铜基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，先喷涂NiCr复合粉末，完成对底层的喷涂，底层喷涂时间为3min；再在底层上喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成对面层的喷涂，面层喷涂时间为15min。爆炸喷涂工艺参数如表1所示：
表1爆炸喷涂工艺参数
喷涂结束后测得底层厚度为0.05mm，陶瓷面层厚度为0.3mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为19万t。
实施例2
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径15～50μm。
待喷涂物为全新的结晶器窄边铜板，基体材料选用铬锆铜。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用24#棕刚玉砂对待喷涂铜基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，先喷涂NiCr复合粉末，完成对底层的喷涂，底层喷涂时间为6min；再在底层上喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成对面层的喷涂，面层喷涂时间为25min。爆炸喷涂工艺参数如表2所示：
表2爆炸喷涂工艺参数
喷涂结束后测得底层厚度为0.1mm，陶瓷面层厚度为0.5mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为20万t。
实施例3
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为全新的结晶器窄边铜板，基体材料选用铬锆铜。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用24#棕刚玉砂对待喷涂铜基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，先喷涂NiCr复合粉末，完成对底层的喷涂，底层喷涂时间为4min；再在底层上喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成对面层的喷涂，面层喷涂时间为20min。爆炸喷涂工艺参数如表3所示：
表3爆炸喷涂工艺参数
喷涂结束后测得底层厚度为0.08mm，陶瓷面层厚度为0.4mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为20万t。
实施例4
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为下线修复的结晶器窄边铜板，其基体材料为铬锆铜基体+Ni-Co镀层，因磨损严重，表面露出铜基体下口区域(漏铜区域)。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用16#棕刚玉砂对电镀层表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，喷涂底层时，对镀层未剥落的其它区域进行保护，底层喷涂时间为15min；喷涂面层时，解除保护，使镀层未剥落的其它区域暴露出来，面层喷涂时间为13min。爆炸喷涂工艺参数同实施例1。
喷涂结束后底层厚度与未剥落层相同，陶瓷面层厚度为0.3mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为21万t。
实施例5
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为下线修复的结晶器窄边铜板，其基体材料为铬锆铜基体+Ni-Co镀层，因磨损严重，表面露出铜基体下口区域。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用16#棕刚玉砂对电镀层表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，喷涂底层时，对镀层未剥落的其它区域进行保护，底层喷涂时间为15min；喷涂面层时，解除保护，使镀层未剥落的其它区域暴露出来，面层喷涂时间为25min。爆炸喷涂工艺参数同实施例2。
喷涂结束后底层厚度与未剥落层相同，陶瓷面层厚度为0.5mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为22万t。
实施例6
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm；面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为下线修复的结晶器窄边铜板，其基体材料为铬锆铜基体+Ni-Co镀层，因磨损严重，表面露出铜基体下口区域。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用16#棕刚玉砂对电镀层表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，喷涂底层时，对镀层未剥落的其它区域进行保护，底层喷涂时间为15min；喷涂面层时，解除保护，使镀层未剥落的其它区域暴露出来，面层喷涂时间为22min。爆炸喷涂工艺参数同实施例3。
喷涂结束后底层厚度与未剥落层相同，陶瓷面层厚度为0.4mm。
将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为20万t。
对比例1
原材料：底层NiCr复合粉末，成分80％Ni-20％Cr，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为全新的结晶器窄边铜板，基体材料选用铬锆铜。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用24#棕刚玉砂对待喷涂铜基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，喷涂NiCr复合粉末，完成对底层的喷涂，底层喷涂时间为10min。爆炸喷涂工艺参数如表4所示：
表4爆炸喷涂工艺参数
喷涂结束后测得底层厚度为0.1mm。将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为7万t。
对比例2
原材料：面层NiCr-Cr3C2复合粉末，成分25％NiCr-75％Cr3C2，粉末粒径为15～50μm。
待喷涂物为全新的结晶器窄边铜板，基体材料选用铬锆铜。首先，对待喷涂表面进行净化处理，用丙酮除去表面污垢。之后用24#棕刚玉砂对待喷涂铜基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂至表面粗糙度大于6μm。采用爆炸喷涂工艺制备涂层，喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成对面层的喷涂，面层喷涂时间为25min。爆炸喷涂工艺参数如表5所示：
表5爆炸喷涂工艺参数
喷涂结束后测得底层厚度为0.5mm。将喷涂后的结晶器窄边铜板置于连铸生产线中进行钢锭拉坯考核，以涂层严重磨损或下线后的过钢量考核涂层使用寿命。该涂层的过钢量为12万t。
由实施例1至3和对比例1和2可知，具有底层和面层双层结构的涂层的过钢量大于只有底层和只有面层的涂层的过钢量之和。由此可知，双层结构的涂层的过钢量不是两个单层的涂层过钢量的简单叠加，底层作为过渡层缩小了铜基体和面层之间热膨胀系数的差值，既改善了面层和铜基体之间的结合强度，又提高了涂层的抗热震性能，增强了铜基体防高温气体侵蚀的能力，进一步延长了结晶器铜板表面涂层的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工件耐磨涂层，其特征在于，所述工件表面具有单层镀层且镀层局部磨损破坏，所述耐磨涂层包括底层和面层，所述底层作为过渡层且仅覆盖镀层局部磨损破坏的部分，所述底层用于改善工件基体和面层之间的结合强度，所述面层覆盖工件全部涂层。
2.根据权利要求1所述的工件耐磨涂层，其特征在于，所述底层的复合粉末为NiCr，所述面层的复合粉末为NiCr-Cr3C2。
3.根据权利要求1所述的工件耐磨涂层，其特征在于，NiCr粉末成分及质量百分含量为80％Ni-20％Cr，NiCr-Cr3C2粉末成分及质量百分含量为25％NiCr-75％Cr3C2。
4.根据权利要求2所述的工件耐磨涂层，其特征在于，底层厚度与未剥落镀层厚度相同，面层厚度为0.3～0.5mm。
5.根据权利要求4所述的工件耐磨涂层，其特征在于，所述面层厚度为0.5mm。
6.一种工件耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，用于得到权利要求1至5所述的工件耐磨涂层，所述喷涂方法采用爆炸喷涂工艺，所述爆炸喷涂工艺为对工件表面进行局部喷涂和整体喷涂；包括如下步骤：
(1)将工件表面净化、粗化，并对待喷涂以外的区域进行保护；
(2)将待喷涂区域喷涂NiCr复合粉末，完成局部喷涂，得到底层；
(3)将整个工件表面喷涂NiCr-Cr3C2复合粉末，完成整体喷涂，得到面层。
7.根据权利要求6所述的工件耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，步骤(2)中，喷涂底层的工艺参数如下：喷涂气体使用氧气和乙炔，氧气和乙炔的流量比为1.3～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为165～200mm，喷枪速度为40～70mm/min,送粉速度为20～40g/min，送粉气体氮气流量为0.3～0.6m3/h。
8.根据权利要求6所述的工件耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，步骤(3)中，喷涂面层的工艺参数如下：喷涂气体使用氧气和乙炔，氧气和乙炔的流量比为1.4～1:1，保护气氮气的流量为0.4～0.6m3/h，喷涂距离为165～200mm，喷枪速度为40～70mm/min，送粉速度为15～30g/min，送粉气体氮气流量为0.3～0.6m3/h。
9.根据权利要求6所述的工件耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，NiCr复合粉末和NiCr-Cr3C2复合粉末的粒径均为15～50μm。
10.根据权利要求6所述的工件耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，使用棕刚玉砂进行所述粗化，经过粗化后工件表面的粗糙度大于等于6μm。
CN201811246271.XA 2018-10-24 2018-10-24 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法 Pending CN109321860A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811246271.XA CN109321860A (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811246271.XA CN109321860A (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109321860A true CN109321860A (zh) 2019-02-12

Family

ID=65262207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811246271.XA Pending CN109321860A (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109321860A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021135511A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 中信戴卡股份有限公司 一种铝合金轮毂及对其表面涂层的方法
CN116329019A (zh) * 2023-03-09 2023-06-27 深圳市曼恩斯特科技股份有限公司 一种具备复合保护层的涂布头及其加工工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431335A (zh) * 2003-01-17 2003-07-23 西安交通大学 铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法
CN102343497A (zh) * 2011-11-23 2012-02-08 马鞍山市恒意机械有限责任公司 一种修复轧辊表面的方法
CN102851632A (zh) * 2012-10-11 2013-01-02 江苏科技大学 一种在连铸结晶器铜合金板表面制备高温耐磨涂层的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431335A (zh) * 2003-01-17 2003-07-23 西安交通大学 铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法
CN102343497A (zh) * 2011-11-23 2012-02-08 马鞍山市恒意机械有限责任公司 一种修复轧辊表面的方法
CN102851632A (zh) * 2012-10-11 2013-01-02 江苏科技大学 一种在连铸结晶器铜合金板表面制备高温耐磨涂层的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙立根著: "《连铸设计原理》", 31 August 2017, 冶金工业出版社 *
王玫等: "复式结晶器铜板表面涂层的热性能检测及分析", 《连铸》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021135511A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 中信戴卡股份有限公司 一种铝合金轮毂及对其表面涂层的方法
CN116329019A (zh) * 2023-03-09 2023-06-27 深圳市曼恩斯特科技股份有限公司 一种具备复合保护层的涂布头及其加工工艺
CN116329019B (zh) * 2023-03-09 2023-12-26 深圳市曼恩斯特科技股份有限公司 一种具备复合保护层的涂布头及其加工工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103374693B (zh) 高温炉辊表面的纳米热障涂层及制备方法
CN103290403B (zh) 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法
WO2011148515A1 (ja) 被溶射体および被溶射体の溶射方法
CN106148876B (zh) 一种新型的铝合金压铸模具表面强化涂层及其制备方法
US20070278324A1 (en) Device for cold gas spraying
US11635117B2 (en) Process for producing a protective coating on a brake side of a brake disk main element and process for producing a brake disk
CN106906437B (zh) 一种烟气轮机叶片用高耐蚀耐磨防垢涂层及其制备工艺
CN101962768A (zh) 多工艺复合制备金属表面涂层技术
CN108048784A (zh) 一种等离子热喷涂制备氮化物增强高熵合金涂层的方法
CN108866470A (zh) 一种大气等离子喷涂合金-陶瓷层状涂层的制备方法
CN106637035A (zh) 一种eb炉设备插板阀阀板耐磨涂层及其喷涂工艺
JP4628578B2 (ja) 低温溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
CN104711506A (zh) 一种大厚度、高性能涂层的喷涂方法
CN102424944A (zh) 一种激光重熔三元硼化物金属陶瓷梯度涂层的方法
CN108720545A (zh) 一种烹饪器具及其制备方法
CN109321860A (zh) 一种工件耐磨涂层及其喷涂方法
CN108728842A (zh) 一种烹饪器具及其制备方法
CN101613852A (zh) 复合结构涂层及其喷涂方法
CN115637400A (zh) 一种具有高结合力耐磨防护涂层的钛合金叶片及其制备方法
JP4451885B2 (ja) 溶射皮膜形成方法および高速フレーム溶射装置
CN106891107A (zh) 热轧无缝钢管用芯棒表面复合制备工艺方法
CN105525251A (zh) 烧结主轴风机叶片超音速喷涂工艺
JPH02236266A (ja) 溶融金属用部材およびその製造方法
CN108950452A (zh) 一种镀铝硅线沉没辊用喷涂涂层及其制备方法
JP4602998B2 (ja) 溶射皮膜形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination