[发明专利]锌锅辊轴套和衬套保护涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌锅辊轴套和衬套保护涂层的制备方法。

背景技术

在冶金行业，锌锅用于热镀锌板带的热浸镀锌处理，热镀锌板带大多应用于汽车、建筑以及家用电器行业，特别是各类轿车或家用电器的壳体。

由于是大工业生产，在大规模连续化生产工艺过程中，大多做为热镀锌板基材的冷轧金属板带展开之前的板卷达到40吨，冷轧金属板带经过酸洗、连续退火、锌锅热浸镀锌等生产处理工艺和化学处理后被重新卷曲。

通常锌锅辊轴由一根沉没辊和两根稳定辊组成，其中沉没辊是一个被动转向辊，两根稳定辊在锌钢带出锌锅前被动夹持带钢，避免其出锌锅后的抖动，辊子的轴承部分由轴套和衬套构成，依靠两者之间的滑动摩擦实现辊体转动，实现带钢在锌锅的锌液系统中顺利进出，其取决于锌液中辊子的轴套和衬套系统的稳定工作。在液态锌锅中腐蚀、磨损、高温和高机械力等的同时作用下，极易导致锌锅辊传动部件的损伤，其主要表现为轴套和衬套的磨损、滑动性能变差，严重影响锌锅辊的正常运行。

基于钴基合金的化学性质难溶于锌液的特点，其被用于制作轴套和衬套的材料，但其物理性质特别是较差的润滑性能不能满足使用需求，为了增加轴套和衬套系统的润滑性能，采用向锌锅中加入大约0.15－0.2wt%铅以满足轴套和衬套润滑性能的要求，但易导致环境污染，因此采用该方法已经大为减少。在现代化企业随着产量的急剧增加，带钢速度达到200m/min，张力达到10吨，导致原有轴套和衬套的使用寿命大为降低。中国专利CN 101596634A公开了采用人工焊条电弧焊在不锈钢基体上堆焊钴基合金制作轴套和衬套，该方法无法实现有效陶瓷成分的任意添加，整体轴套和衬套内孔堆焊难以实现。日本专利JP03094984A中采用等离子堆焊能够实现耐蚀陶瓷材料的按比例添加和衬套内孔的整体堆焊，但堆焊材料没有明显改善摩擦副之间的润滑性能，同时堆焊层的结构较为单一，导致工作性能存在缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锌锅辊轴套和衬套保护涂层的制备方法，经本方法制备轴套和衬套的保护涂层，有效提高了轴套和衬套的使用寿命，提高了耐磨和润滑性能，保证了带钢在锌锅的锌液系统中顺利进出，提高了热镀锌板带的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明锌锅辊轴套和衬套保护涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤一、轴套和衬套表面清洁，清除污垢并预热至200～300℃；

步骤二、采用等离子堆焊设备对轴套和衬套进行多层粉末堆焊，堆焊与轴套和衬套结合的底层采用单一钴基合金粉末，其余各层的堆焊粉末材料为钴基合金粉末和氮化硼粉末，钴基合金粉末成分为0.06～2.6wt％C、8.0～32wt％Cr、1.0～3.5wt％Si、0.1～18wt％W、1.0～30wt％Mo、0.2～3.6wt％Fe、1.0～3.6wt％Ni，余量为Co，氮化硼粉末含量为5～30wt％；

步骤三、等离子堆焊设备分别设有放置钴基合金粉末和氮化硼粉末的两台送粉器，堆焊中两台送粉器经焊枪送粉或两台送粉器分别经焊枪和外部管道送粉，并分别设定各自的送粉参数，实现钴基合金粉末和氮化硼粉末的各自独立送粉；

步骤四、等离子堆焊设备的堆焊参数为喷距8～10mm、送粉量60～100g/min、转移弧电流200～300Ａ、电压20～40V、焊枪移动速度100～160mm/min、相邻焊道搭接面积30～60％、离子气200～300L/h、保护气800～1200L/h、送粉气150～250L/h，堆焊单层厚度1.5～2.5mm；

步骤五、轴套和衬套焊后炉内300～400℃保温2h并随炉缓冷；

步骤六、轴套和衬套堆焊层经机械加工后成品保护涂层厚度为2.0～15mm。

进一步，轴套表面粉末堆焊涂层为两层并且底层硬度小于面层硬度，衬套内孔表面粉末堆焊涂层为三层并且底层材料与轴套表面涂层的底层材料相同、面层硬度小于或等于中间层硬度。    

由于本发明锌锅辊轴套和衬套保护涂层的制备方法采用了上述技术方案，即本方法将轴套和衬套表面清洁并预热，采用等离子堆焊设备进行多层粉末堆焊，堆焊粉末材料为钴基合金粉末和氮化硼粉末，等离子堆焊设备分别设有放置钴基合金粉末和氮化硼粉末的两台送粉器，并分别设定送粉参数，实现两种粉末独立送粉；设定相应的堆焊参数，堆焊后炉内保温并随炉缓冷，堆焊层经机加工后保护涂层厚度为2.0～15mm。经本方法制备轴套和衬套的保护涂层，有效提高了轴套和衬套的使用寿命，提高了耐磨和润滑性能，保证了带钢在锌锅的锌液系统中顺利进出，提高了热镀锌板带的生产效率。