CN110218996B

CN110218996B - 抗熔铝腐蚀辊

Info

Publication number: CN110218996B
Application number: CN201910621016.7A
Authority: CN
Inventors: 王建康
Original assignee: Shanghai Junshan Surface Technology Engineering Co ltd
Current assignee: Shanghai Junshan Surface Technology Engineering Co ltd
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2039-07-10
Also published as: CN110218996A

Abstract

本发明公开了一种抗熔铝腐蚀辊，其特征在于，包括基体和涂覆在所述基体表面的抗熔铝腐蚀涂层；所述抗熔铝腐蚀涂层包括至少三层子涂层，分别为涂覆在基体表面的合金层、涂覆在所述合金层表面的陶瓷层和涂覆在所述陶瓷层表面的封孔层。本发明提供的抗熔铝腐蚀辊，具有耐高温磨损性、抗粘铝性和耐熔铝腐蚀性，以及较大的结合强度和优良的耐热冲击性；能较好的适应于热镀铝硅的生产工况，延长了使用寿命，减少了更换维护成本。

Description

抗熔铝腐蚀辊

技术领域

本发明涉及一种抗熔铝腐蚀辊。

背景技术

热镀铝硅钢板具有良好的耐热抗氧化性和热反射性能，500℃下可长期使用，且在该温度下仍能反射80％的辐射能，在相同的光照条件下，其表面温度比不锈钢低90℃；而且在含硫工业大气、海洋大气和潮湿环境中能保持优异的耐蚀性。因此，在汽车工业、建筑业、家用电器和新能源等领域，热镀铝硅钢板得到了广泛的应用，如汽车消音器、排气管、发动机隔热罩、各种换热器和光伏太阳能电池衬底等。

生产热镀铝硅钢板的机组设备是在热镀锌机组的基础上发展起来的，从工艺流程和设备布置来看，钢板连续热镀铝机组与钢板连续热镀锌机组基本相似。然而，两者生产工况存在很大差异，热镀铝硅生产线上会产生很多问题：铝液的可镀性差，易出现针孔漏镀缺陷；热镀锌沉没辊所用的WC涂层在镀铝硅锅中性能会严重恶化，无法适应镀铝硅的生产工况；铝镀液温度高，在680℃左右，对镀铝硅锅中各部件的腐蚀性比热镀锌的更强；连续镀铝硅生产线上沉没辊的工作温度在680℃左右，铝镀液中的铝及其氧化物会在辊件表面粘附铝渣及熔铝腐蚀使其表面产生凹坑，从而影响钢板质量。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足，提供一种能适应于热镀铝硅生产线，并且抗粘铝和抗熔铝腐蚀涂层。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

抗熔铝腐蚀涂层，其特征在于，包括至少三层子涂层，分别为涂覆在基体表面的合金层、涂覆在所述合金层表面的陶瓷层和涂覆在所述陶瓷层表面的封孔层；其中，所述合金层由以下重量百分比的各组分组成：Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr 10％～20％、Al3％～12％、Y 0.5％～5％，所述陶瓷层由以下重量百分比的各组分组成：ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃ 0％～30％，所述封孔层是采用包含氧化锆溶胶的封孔剂涂覆而成。

优选地是，所述封孔剂由以下重量百分比的各组分组成：氧化锆溶胶3％～13％、分散剂0.2％～0.9％，其余为水。

优选地是，所述合金层的厚度为1～15μm，所述陶瓷层的厚度为20～50μm，所述封孔层的厚度为1～3μm。

优选地是，所述基体为镀铝线用辊。

本发明的另一个目的是，提供一种抗熔铝腐蚀涂层的制备方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

抗熔铝腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用喷涂设备，将合金粉末喷涂至基体表面，形成1～15μm的合金层；

采用喷涂设备，将陶瓷粉末喷涂至所述合金层表面，形成20～50μm的陶瓷层；

采用喷涂设备，将封孔剂喷涂至所述陶瓷层表面，形成1～3μm的封孔层，制得涂覆在基体表面的抗熔铝腐蚀涂层。

优选地是，所述合金粉末按照重量百分比由Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr10％～20％、Al 3％～12％和Y 0.5％～5％组成。

优选地是，所述陶瓷粉末按照重量百分比由ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％和Al₂O₃ 0％～30％组成。

优选地是，所述基体为镀铝线用辊。

本发明的另一个目的是，提供一种抗熔铝腐蚀辊。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

抗熔铝腐蚀辊，其特征在于，包括基体和涂覆在所述基体表面的抗熔铝腐蚀涂层；所述抗熔铝腐蚀涂层包括至少三层子涂层，分别为涂覆在基体表面的合金层、涂覆在所述合金层表面的陶瓷层和涂覆在所述陶瓷层表面的封孔层；其中，所述合金层由以下重量百分比的各组分组成：Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr 10％～20％、Al 3％～12％、Y0.5％～5％，所述陶瓷层由以下重量百分比的各组分组成：ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃ 0％～30％，所述封孔层是采用包含氧化锆溶胶的封孔剂涂覆而成。

优选地是，通过采用喷涂设备制得涂覆在所述基体表面的所述抗熔铝腐蚀涂层。

优选地是，所述基体为镀铝线用辊。

本发明提供的抗熔铝腐蚀辊，具有耐高温磨损性、抗粘铝性和耐熔铝腐蚀性，以及较大的结合强度和优良的耐热冲击性。其抗熔铝腐蚀涂层中的合金层在基体和后续陶瓷层之间起到增强结合强度的作用，有效减少涂层脱落；陶瓷层不但能使结合强度得到进一步的增强，还能使该热镀铝硅生产线用辊的耐高温、耐热腐蚀性进一步提高，同时增强了耐磨损性；封孔层封闭孔隙，也能达到抗粘铝的目的。这就使抗熔铝腐蚀辊在结合强度增大的前提下，不但耐高温、耐热冲击性能得到提高，还能具有优异的抗粘铝性和耐熔铝腐蚀性；而且，能较好的适应于热镀铝硅的生产工况，延长了使用寿命，减少了更换维护成本。

本发明提供的抗熔铝腐蚀辊的涂层材料容易获得，并且粉末状的涂层材料通过喷涂可得到较均匀的厚度；实施方法简单，通过喷涂设备即可得到，一般可以不受其他条件的限制就能完成，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明中抗熔铝腐蚀辊的正视图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

抗熔铝腐蚀辊10如图1所示，包括基体11和涂覆在基体表面的抗熔铝腐蚀涂层12；基体11为镀铝线用辊。如图2所示，抗熔铝腐蚀涂层12，包括至少三层子涂层，分别为涂覆在基体11表面的合金层121、涂覆在合金层121表面的陶瓷层122和涂覆在陶瓷层122表面的封孔层123。本发明实施例中的抗熔铝腐蚀辊可适用于热镀铝硅生产线，具有耐高温、耐热冲击性，以及优异的抗粘铝性和耐熔铝腐蚀性，从而生产出高质量的镀铝硅钢板。

合金层121由以下重量百分比的各组分组成：Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr10％～20％、Al 3％～12％、Y 0.5％～5％，其厚度为1～15μm；陶瓷层122由以下重量百分比的各组分组成：ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃ 0％～30％，其厚度为20～50μm；封孔层123是采用包含氧化锆溶胶的封孔剂涂覆而成，其厚度为1～3μm，封孔剂由以下重量百分比的各组分组成：氧化锆溶胶3％～13％、分散剂0.2％～0.9％，其余为水。

实施例1-6中抗熔铝腐蚀涂层12的合金层121的各组分重量百分比含量如表一所示：

表一

实施例	Ni/％	Co/％	Cr/％	Al/％	Y/％
						1	60	20	10	6	4
2	55	25	15	3.5	1.5
						3	55	20	20	3	2
4	50	27	6	12	5
						5	50	23	15	10	2
6	40	30	20	9.5	0.5

实施例1-6中抗熔铝腐蚀涂层12的陶瓷层122的各组分重量百分比含量如表二所示：

表二

实施例1-6中抗熔铝腐蚀涂层12的封孔层123的各组分重量百分比含量如表三所示：

表三

实施例	ZrO<sub>2</sub>/％	分散剂/％	水/％
				1	3.0	0.2	96.8
2	5.0	0.3	94.7
				3	7.0	0.5	92.5
4	9.0	0.6	90.4
				5	11.0	0.7	89.3
6	13.0	0.9	86.1

涂覆在基体11表面的抗熔铝腐蚀涂层12的方法，包括以下步骤：

采用喷涂设备，将合金粉末喷涂至基体11表面，形成1～15μm的合金层121；

采用喷涂设备，将陶瓷粉末喷涂至合金层121表面，形成20～50μm的陶瓷层122；

采用喷涂设备，将封孔剂喷涂至陶瓷层122表面，形成1～3μm的封孔层123。

具体地，合金粉末按照重量百分比由Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr 10％～20％、Al 3％～12％、Y 0.5％～5％组成；陶瓷粉末按照重量百分比由ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃ 0％～30％组成；封孔剂由以下重量百分比的各组分组成：氧化锆溶胶3％～13％、分散剂0.2％～0.9％，其余为水；基体11为镀铝线用辊。

根据上述方法，采用与基体相同的材料做成试片，然后将其表面分别涂有实施例1-6的抗熔铝腐蚀涂层材料，再采用同样的试片无任何涂层或涂有WC涂层作为对照试验组，得到待测试试样来测试性能，得到的技术参数如表四所示：

表四

其中，对照试验组1为无任何镀层的试样，对照试验组2为试片表面涂覆WC涂层的试样；采用相同的喷涂设备和方法，得到对照试验组1-2的试样和实施例1-6的试样，再对上述试样进行性能测试。

涂层的热冲击性能是通过将各实施例和对照组的试样加热至1200℃并保温20分钟，取出水冷后观察涂层脱落情况；再重复加热、水冷过程，直至涂层表面脱落面积超过涂层总面积的2％来进行评价。发生涂层脱落达到前述条件所需要的加热冷却次数越多，表示涂层耐热冲击性能越好，反之越差。

涂层的结合强度则是通过拉伸试样进行测试得到，将各实施例和对照组的涂层材料喷涂到对偶件端面，通过粘接剂粘结制得拉伸试样；采用万能力学试验机进行拉伸测试，记录涂层脱落时的最大载荷，最大载荷值越大，则结合强度越大。

涂层的高温磨损量是通过使用高温摩擦磨损试验机分别对各实施例和对照组的试样进行耐磨损试验，计算800℃下试片的磨损量。试验参数均为：试验温度800℃、转速150rpm、试验压力15N、测试行程15mm、测试5分钟，磨损前后称量试样重量计算出磨损损失重量；磨损损失重量越大，耐磨损性越差。

涂层的抗熔铝腐蚀性能则是将各实施例和对照组2的涂层材料喷涂在基体试棒表面得到具有涂层的试棒，以及无任何涂层的基体试棒，均浸入钢厂正在运行的镀铝硅锅中，750℃下连续浸泡24h后取出，冷却后观察试棒的粘铝和腐蚀情况。

从表四中可看出，相对于对照试验组1-2的试样，本发明中涂有抗熔铝腐蚀涂层的试样具有更加优异的耐高温磨损性、抗粘铝性和耐熔铝腐蚀性，并且其结合强度较大及耐热冲击性更好。涂有WC涂层的试棒在镀铝硅锅中由于性能变差，镀铝会发生不均匀的现象，从而导致性能测试结果差。

按照Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr 10％～20％、Al 3％～12％、Y 0.5％～5％的重量百分比组成的合金粉末涂覆在基体表面，得到的合金层在基体和后续陶瓷层之间起到增强结合强度的作用，有效地减少了长时间生产使用发生涂层脱落的问题。按照重量百分比由ZrO₂ 50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃ 0％～30％组成的陶瓷粉末，将此陶瓷粉末喷涂在合金层表面，得到的陶瓷层在基体和合金层之间结合强度增强的保证下，不仅使该热镀铝硅生产线用辊的耐高温、耐热腐蚀性进一步得到提高，还增强了其耐磨损性，并且陶瓷层也一定程度上增强了结合强度。包含氧化锆溶胶的封孔剂涂覆在陶瓷层表面，得到的封孔层使得整个抗熔铝腐蚀涂层的孔隙封闭，也能达到抗粘铝的目的。由此得到的抗熔铝腐蚀辊，其涂层和基体之间的结合强度、耐高温和耐热腐蚀性得到显著提高，同时还具有能够抗粘铝和耐熔铝腐蚀的特性；从而，抗熔铝腐蚀辊能够更好地适应镀铝硅生产线上的工况要求，延长了使用寿命，减少了更换维护成本。本发明的抗熔铝腐蚀辊上的涂层通过喷涂即可得到，操作简单，涂层材料也容易获取，进一步降低生产成本。

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

1.抗熔铝腐蚀辊，其特征在于，包括基体和涂覆在所述基体表面的抗熔铝腐蚀涂层；所述抗熔铝腐蚀涂层包括至少三层子涂层，分别为涂覆在基体表面的合金层、涂覆在所述合金层表面的陶瓷层和涂覆在所述陶瓷层表面的封孔层；其中，所述合金层由以下重量百分比的各组分组成：Ni 40％～60％、Co 20％～30％、Cr 10％～20％、Al 3％～12％、Y 0.5％～5％，所述陶瓷层由以下重量百分比的各组分组成：ZrO₂50％～80％、MgO 10％～30％、Al₂O₃0％～30％，所述封孔层是采用包含氧化锆溶胶的封孔剂涂覆而成；

所述封孔剂由以下重量百分比的各组分组成：氧化锆溶胶3％～13％、分散剂0.2％～0.9％，其余为水；

所述合金层的厚度为1～15μm；

所述陶瓷层的厚度为20～50μm；

所述封孔层的厚度为1～3μm。

2.根据权利要求1所述的抗熔铝腐蚀辊，其特征在于，通过采用喷涂设备制得涂覆在所述基体表面的所述抗熔铝腐蚀涂层。

3.根据权利要求1所述的抗熔铝腐蚀辊，其特征在于，所述基体为镀铝线用辊。