CN1163625C - 一种复合金属陶瓷喷涂材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合金属陶瓷喷涂材料，主要用作连续热镀锌机组沉没辊与稳定辊表面的预保护喷涂层。其化学成分组成为：7.0～10.0%Co、49.0～60.0%W、2.5～4.5%C、5.2～9.5%Fe、0.8～2.0%B、20.0～29.0%Mo，上述化学成份组成是按照重量百分比计算的。采用本发明复合金属陶瓷喷涂材料喷涂的辊面预保护涂层，具有优良的耐锌液腐蚀、耐磨损及抗粘锌性能，有效地提高了连续热镀锌机组备件——沉没辊与稳定辊的使用寿命，连续上机使用时间可达21～27天，降低了生产成本。

Description

一种复合金属陶瓷喷涂材料

技术领域：

本发明涉及一种复合金属陶瓷喷涂材料，主要用作连续热镀锌机组沉没辊与稳定辊表面的预保护喷涂层。

背景技术：

连续热镀锌机组沉没辊(sink roll)与稳定辊(stable roll)工作在存有约465℃的锌液的锌锅中，是热镀锌机组中的重要工件。沉没辊与稳定辊在锌锅中应具有相应的耐锌液腐蚀及耐磨损性能(钢板在通过镀锌机组时，与辊面产生表面摩擦)，而且还应具有抗锌粒粘结性能。现使用的沉没辊及稳定辊无论在使用寿命和所生产的镀锌板表面质量上，均存在迫切需要进一步改进的问题。其主要失效形式为腐蚀、磨损、粘锌，造成带钢表面产生压印或划伤。为了保证产品质量，辊子上机使用1周左右，便需更换下来，进行表面退锌和辊面修磨，以使其重新达到上机状态。备件的一次上机使用寿命短，下机后需减径修复，消耗量大。生产中停机换辊占用大量的时间，不利于生产的长周期操作。

美国专利US5316859《连续镀锌机组辊子的涂层处理》中，对辊子表面喷涂一种金属陶瓷材料，主要是WC-Co陶瓷材料，以此来抵抗锌液的腐蚀及带钢的磨损。其中在涉及具体材料成分时，介绍了日本专利申请JP1-225761所公开的WC-Co陶瓷材料，该材料中含有5％-28％的Co。上述美国专利中同时指出，要获得优秀抵抗锌液腐蚀能力的涂层，需要从制备材料的方法、材料的化学成分和喷涂手段三方面进行控制，也即该WC-Co陶瓷材料涂层对金属粉末制作技术、喷涂手段及工艺参数非常敏感。实际喷涂于辊面的WC-Co涂层，在X射线下仍会发现其发生分解或发生反应，涂层中存在较多的游离Co、W、C等。游离物无论是对涂层的耐磨性或是耐蚀性都具有相当的负面影响，使得所制作出的辊面涂层性能不稳定，使用寿命无法控制。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能够使辊面喷涂层具有稳定的耐腐蚀、耐磨损、抗粘锌性能的WC-Co类复合金属陶瓷喷涂材料，以提高连续热镀锌机组备件——沉没辊与稳定辊的使用寿命，降低生产成本。

本发明的目的是通过以下措施实现的。

一种复合金属陶瓷喷涂材料，其化学成分组成为：7.0～10.0％Co、49.0～60.0％W、2.5～4.5％C、5.2～9.5％Fe、0.8～2.0％B、20.0～29.0％Mo，上述化学成份组成是按照重量百分比计算的。

该金属陶瓷喷涂材料的主要成分组成针对现有技术中WC-Co陶瓷材料喷涂后产生的碳化物成分不稳定性——较容易分解或呈游离态，相应加入了Mo、Fe、B元素，形成稳定的Mo-Fe、Fe-B金属间化合物及硬质相。当碳化物发生不稳定时，分解出的W与Mo形成Mo-W金属间化合物，保证涂层中硬质相的存在比例，使得涂层具有持久的耐磨性；生成的硬质相、金属间化合物与锌液中的Zn、Al不产生化学反应，使涂层获得优良的抗锌液腐蚀性。

B与Fe能生成与锌液不润湿的硼化物硬质相，因而有利于进一步改善涂层的耐蚀、耐磨性能，减少辊面粘锌现象。此外，B元素的加入能够降低涂层材料喷涂时的熔点，降低对喷涂的工艺要求。但当B元素在喷涂材料中含量超过2％时，会使涂层产生脆性，致使其在受到冲击时，与基体发生剥离；若B元素含量低于0.5％时，则对降低喷涂材料的熔点及在涂层中形成的硼化物量都受到限制。

Mo元素的加入主要是与喷涂材料中的W和Fe产生化合，生成W-Mo、Mo-Fe金属间化合物，为涂层提供优良的耐磨损、耐蚀性。为在喷涂层中形成有效的钼基合金，喷涂材料中Mo的含量控制在20％～30％之间。

Fe元素的加入能相对的降低了整个涂层材料的制作成本，并能够与B、Mo化合在涂层中形成硬质相。但铁在涂层材料中的含量也不能过高，因为Fe与B元素一样，含量过高易使涂层出现脆性，为此将Fe含量控制在5％～10％的范围内。

本发明与现有技术相比所具有的优点在于：

采用本发明复合金属陶瓷喷涂材料喷涂的辊面涂层具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能，减少了辊面粘锌现象，有效地提高了辊子的使用寿命，为生产现场节约了停机换辊时间，提高了经济效益，降低了生产成本。由于辊面综合性能的改善，减少了带钢表面压印或划伤的出现，提高了带钢的表面质量。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进行详细论述。

本发明复合金属陶瓷喷涂材料其成分组成如表1所示：

                                                                            表1

	化学成分(重量％)
							Co	W	C	Fe	B	Mo
	实施例1	8.0	60	3.5	7.0	1.5							20.0
实施例2							7.0	55.5	2.5	5.2	0.8	29.0
	实施例3	10.0	49.0	4.5	9.5	2.0							25.0

喷涂采用超音速喷枪，经预热—喷砂—喷涂—磨加工，完成辊面涂层加工工艺过程。所获得的辊面涂层的技术参数见表2。

                                                      表2

	辊面粗糙度	硬度	涂层厚度	备注
					实施例1	Ra1.6	HV1050	0.28mm	涂层处于压应力状态
实施例2	Ra1.6	HV1000	0.26mm	涂层处于压应力状态
					实施例3	Ra1.6	HV1020	0.22mm	涂层处于压应力状态

经上述喷涂处理后的沉没辊和稳定辊，在连续热镀锌机组上，进行了连续6个月的现场试验表明：涂层后的辊子连续上机使用时间可达21～27天，生产带钢量18295吨～27412.35吨。生产出的带钢表面无压印或划伤，产品合格率大幅度提高。调换下的辊子表面略有粘锌，但经退锌处理后，辊子表面涂层大多保留完好，仅个别辊子在与带钢边缘接触的表面出现小部分涂层被磨损现象，经分析主要是因带钢张力不平稳所致。从涂层取样分析中得知，涂层中没有发现存有分解或游离的元素相，涂层的成分均匀、稳定。

经统计，采用本发明复合金属陶瓷喷涂材料喷涂处理后的辊子，每月可为连续热度锌机组生产现场节约停机换辊时间18小时。其所获得的经济效益按每小时生产40吨镀锌板、每吨获利1500元计算，每月可新增经济效益108万元。

本发明复合金属陶瓷喷涂材料也可用作其他工作于高温、易氧化、易腐蚀的场合的工件的表面涂层，如加热炉、退火炉的炉辊。

Claims (1)

1.一种复合金属陶瓷喷涂材料，其特征在于它的化学成分组成为：7.0～10.0％  Co、49.0～60.0％  W、2.5～4.5％  C、5.2～9.5％Fe、0.8～2.0％  B、20.0～29.0％  Mo，上述化学成份组成是按照重量百分比计算的。