CN1793048A - 大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体 - Google Patents

Abstract

一种材料技术领域的大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，组分及其重量百分比为：50~70％二硼化钛、10~24％钴、6~13％铬粉、5~11％硼化钨、余量为稀土粉。二硼化钛、硼化钨及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之间，钴及铬粉粒度均小于100纳米。将以上粉末按比例混合，按照湿法球磨、离心或压力喷雾造粒、真空热处理工艺及颗粒分级程序制备出的粉体粒度分布分别为20~45微米和45~75微米，呈球形或近球形结构。利用该粉体通过热喷涂工艺制备的辊面涂层，具有优异的耐磨损、耐高温、耐热铝锌液腐蚀能力，在连续热镀铝锌机组上使用时间为18~29天，降低了生成和维修成本，提高了镀铝锌带钢质量。

Description

大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域的喷涂粉体，具体是一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体。

背景技术

作为热镀锌机组的关键工艺部件，镀锌沉没辊系统的沉没辊、稳定辊的使用寿命长期以来一直因为熔融铝锌合金的腐蚀而很短。尤其是随着锌合金中铝含量的增加，合金液的使用温度随之升高，从而导致镀锌辊的使用寿命急剧简短。随着新型镀铝锌层的不断涌现，55％Al镀铝锌液需求量正不断上升，该镀层对熔液的使用温度提出了更高的要求，即达到600度。因此，对沉没辊及稳定辊表面涂层性能提出了更高的要求。

经对现有技术的文献检索发现，Hyung-Jun Kim等人在《Wear》(磨损)杂志2003年总第254卷上发表的文章“Sliding wear performance in molten Zn-Albath of cobalt-based overlayers produced by plasma transferred arcwelding surfacing(等离子体转移弧焊接表面技术制备的钴基多层复合涂层在熔融锌铝熔体中的滑动磨损性能)”，介绍了用于沉没辊及稳定辊机组表面的Co-WC等钴基热喷涂层。然而经过大量生产表明，Co-WC涂层处理的沉没辊及稳定辊系统，其寿命都难以达到5天，严重影响了生产的正常进行，提高了运行成本和维修费用。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足和缺陷，提供一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，使其以显著地提高沉没辊及稳定辊的抗磨损、抗高温及抗热镀铝锌液腐蚀能力，明显地延长沉没辊及稳定辊机组的使用寿命，降低生产和维修成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其组分及重量百分比为：50~70％二硼化钛、10~24％钴、6~13％铬粉、5~11％硼化钨、余量为稀土粉。

其中配方的优先范围为：60~65％二硼化钛、10~16％钴、8~12％铬粉、7~10％硼化钨、余量为稀土粉。在此范围内，使沉没辊具有相对更高的使用寿命，生产镀铝锌带钢表面质量更为优良。

本发明中，二硼化钛、硼化钨及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之间，钴及铬粉粒度均小于100纳米。

本发明主要组分根据热镀铝锌沉没辊及稳定辊所处的恶劣高温热铝锌腐蚀工况条件下设计的。二硼化钛具有高熔点、高硬度、高耐磨损性，既与热铝锌液不反应，又与铝锌无润湿性。加入硼化钨是为了增加粉体中的硬质相，进而提高喷涂后涂层的硬度。钴与二硼化钛具有良好的润湿性，良好的高热硬性。加入稀土元素可改善喷涂层组织，降低喷涂层的脆性，提高喷涂层的耐磨性和抗高温氧化性能。钴、铬的存在不仅能降低喷涂功率，提高喷涂效率，而且能减少硼化物气化，改善涂层致密性、增强相间润湿性、提高涂层内部及界面的结合强度。

钴及铬金属采用纳米尺度的粉体，能改善钴及铬在粉体内部的弥散分布效果，既能增大钴及铬初级粉体与二硼化钛粉体的表面接触面积，保证涂层的各相均质分布，又能降低喷涂功率，以及促进二硼化钛颗粒在喷涂过程中的纳米细化，因此对于改善涂层结构有重要作用。

将以上粉末按比例混合，按照湿法球磨、离心或压力喷雾造粒、真空热处理工艺及颗粒分级程序，制备出大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体。其粒度分布分别为20~45微米和45~75微米之间，呈球形或近球形结构，大颗粒粉体内部各组份之间结合紧密，流动性好，具有良好的输送特性，适合于热喷涂中的爆炸喷涂工艺、超音速火焰喷涂工艺或等离子喷涂工艺。

本发明大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，呈球形或近球形结构，大颗粒粉体内部各组份之间结合紧密，流动性好，具有良好的输送特性，通过适当的热喷涂工艺可以在辊表面制备性能优异的金属陶瓷纳米复合喷涂层，不仅涂层具有良好的强韧性，而且具有优异的耐磨损、耐高温、耐热铝锌液腐蚀能力，减少了辊面粘铝锌和涂层剥落现象，有效地提高了辊子机组的使用寿命，节约了停机换辊时间，降低了生产成本和维修成，提高了经济效益；辊面综合性能得到明显改善，减少了镀铝锌的表面缺陷，提高了其表面质量。

具体实施方式：

以下结合具体的实施例对本发明作进一步的理解：

本发明金属陶瓷纳米复合喷涂粉体各成分组成及粒度分布如表1所示。

                                  表1

	组份百分比(重量％)					粒度分布(微米)
							二硼化钛	硼化钨	纳米钴	纳米铬	稀土
	实施例1	70	5	10	6							9	45~75
实施例2						65	10	14.5	9	1.5	45~75
	实施例3	50	11	24	13							2	20~45
实施例4						63	9	15	10	3	20~45

以上实施例按规定的重量百分比混合，按照湿法球磨、离心或压力喷雾造粒、真空热处理工艺及颗粒分级程序，制备出大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其结构为实心球形或近球形结构。

                   表2

	辊面粗糙度	平均硬度	涂层厚度
				实施例1	2微米	HV1183	0.25mm
实施例2	2微米	HV1063	0.31mm
				实施例3	2微米	HV1017	0.28mm
实施例4	2微米	HV1047	0.30mm

对于实施例1和实施例2的金属陶瓷纳米复合喷涂粉体采用爆炸喷涂工艺，对于实施例3和实施例4金属陶瓷纳米复合喷涂粉体采用超音速火焰喷涂工艺，经预热-喷砂预处理-喷涂-磨加工-抛光处理，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如表2所示。

上述三个实施例分别经喷涂后的沉没辊和稳定辊，通过对每个实施例的反复现场考核实验，其寿命考核如表3所示。

                       表3

	寿命范围(天)	平均寿命(天)	实施效果评估
				实施例1	18-22	20.7	一般
实施例2	26-29	27	最好
				实施例3	20-25	23	较好
实施例4	24-27	25.5	较好

通过考核表明，按实施例2所示的配方制备的沉没辊及稳定辊具有最佳的使用效果。现有采用的钴碳化钨粉体制备的沉没辊及稳定辊的使用寿命不超过5天，各实施例与现有采用的钴碳化钨粉体制备的沉没辊及稳定辊相对，寿命得到明显提高，生产镀铝锌带钢表面无明显缺陷，带钢质量明显提高。

Claims (5)

1、一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其特征在于，组分及其重量百分比为：50~70％二硼化钛、10~24％钴、6~13％铬粉、5~11％硼化钨、余量为稀土粉。

2、根据权利要求1所述的大颗粒金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其特征是，组分及其重量百分比为：60~65％二硼化钛、10~16％钴、8~12％铬粉、7~10％硼化钨、余量为稀土粉。

3、根据权利要求1或者2所述的大颗粒金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其特征是，二硼化钛、硼化钨及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之间，钴及铬粉粒度均小于100纳米。

4、根据权利要求1或者2所述的大颗粒金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其特征是，其粒度分布分别为20~45微米和45~75微米之间。

5、根据权利要求1或者2所述的大颗粒金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其特征是，粉体呈球形或近球形结构。