[发明专利]中高温炉辊表面超音速火焰喷涂方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其涉及一种中高温炉辊表面喷涂修复的喷涂方法。

背景技术

炉辊是带钢连续生产线上热处理设备中的关键部件，炉辊的表面质量直接影响带钢的表面质量，如带钢表面划伤、积瘤、污点等，因此提高炉辊的表面质量十分必要。目前，对于带钢连续生产线上的炉辊，采用热喷涂层进行表面处理，可以有效地抑制喷涂材料中粉末的氧化分解，尤其是超音速火焰喷涂制备碳化物类金属陶瓷涂层，喷涂中较低的焰流温度使得大部分碳化物硬质相保留下来，得到的涂层孔隙率低、硬度高、耐磨性好，但涂层中仍存在不少孔隙，使用后影响带钢的表面质量。针对如何进一步降低热喷涂涂层的孔隙率，常规方法有重熔处理、封孔处理。金属陶瓷涂层高温稳定性好，但不宜进行重熔处理；多数采用封孔处理，利用有机的或无机的封孔剂来填充涂层中的孔隙，有机封孔剂的环氧树脂多只附于表面，对于工作温度较高的中高温炉辊而言，不能持续工作，工作时间短，封孔剂失效，腐蚀介质通过涂层孔隙进入，腐蚀炉辊，炉辊使用寿命大大降低；无机封孔剂处理的表面硬度低、耐磨性差，炉辊使用寿命也会大大降低。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种中高温炉辊表面超音速火焰喷涂方法，降低涂层的孔隙率，改善炉辊表面性能，提高炉辊的使用寿命。

中高温炉辊表面超音速火焰喷涂方法，按以下步骤进行：

1、炉辊喷涂前预处理

1）炉辊表面除锈，至炉辊表面光洁；

2）炉辊表面喷砂，达到一定的粗糙度，粗糙度根据涂层的性质、用户的要求决定；

2、封孔剂配置

1）封孔剂的组成：用硅酸锆醇盐作封孔剂，将PEG200（聚乙二醇）、纯净水、硅酸锆和乙醇按重量百分比配制混合均匀，即PEG200：30～50%、纯净水15～25%、：硅酸锆：10～20%、乙醇：25～45%；

2）制备的条件

常温常压下，将硅酸锆添加到普通的玻璃容器中，然后加PEG200、纯净水和乙醇，搅拌均匀，待用；

3、炉辊用夹具固定在喷涂设备上，转动速度根据炉辊的大小决定，控制喷涂设备机械手的移动速度，炉辊转一圈机械手移动5mm；

4、喷涂，开启设备进行喷涂

1）喷枪：选用WokaStar?640喷枪；

2）喷涂材料：Cr₃C₂-25%NiCr粉末，粒度为15～45μm，其粉末成分如下（重量百分比）： Ni：18～22%  C：9～11%  O：max.0.6%  Cr：其余；

3）氧气消耗量：780～880标准升/分钟；

4）煤油消耗量：22.0～23.0升/小时；

5）送粉速度：（25.0～30.0）×2克/分钟；

6）喷涂距离：320～360毫米；

7）喷涂层数：15～25；

喷涂结束后在空气中冷却至室温，并用气枪吹净涂层表面；

5、涂抹封孔剂

刷涂封孔剂  将封孔剂均匀、薄薄的涂覆于热喷涂涂层表面，并使其充分渗入于涂层孔隙中；

6、固化处理

将封孔后的热喷涂层自然晾干2～4小时，然后放到加热炉内进行固化加热加热到150℃～300℃保温1～3小时；

7、抛光处理：根据炉辊最终表面粗糙度要求选择合适规格的金刚石砂轮或金刚石砂带磨削或抛光热喷涂层，使其涂层的表面粗糙度达到工艺要求；

8、磨损测试：利用销盘式高温摩擦磨损仪对涂层进行磨损测试，参数为：载荷20 N，转速637 r/min，时间3600 s，温度500 ℃。

本发明还提供一种采用上述喷涂方法制得的涂层，其厚度为50～100μm，孔隙率＜1%，硬度为HV₁775～950，结合强度＞70MPa。

与现有技术相比，优点是涂层与基体的结合好，具有较高的结合强度和较高的抗剥落性；涂层组织致密，涂层的孔隙率降低到1%以下；涂层喷涂时保留大部分的Cr₃C₂硬质相，使得涂层硬度高，提高涂层的耐磨性，延长使用寿命。

附图说明

    下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是Cr₃C₂-25%NiCr粉末的SEM图片； 

图2是实例1中超音速火焰喷涂层的截面金相图；

图3是实例1中超音速火焰喷涂层截面的SEM图片；