[发明专利]热浸镀用沉没辊的复合保护涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种热浸镀用沉没辊的复合保护涂层及制备方法，本复合保护涂层包括打底层、过渡层和工作层；打底层为CoCrW涂层，过渡层为CaO・SiO₂与CoCrW按比例混合物的涂层，工作层为CaO・SiO₂涂层；分别设定各涂层之间以及与辊体的热膨胀系数关系。打底层采用超音速火焰喷涂设备实施喷涂，过渡层和工作层采用等离子喷涂设备实施喷涂，在涂层形成过程中分别设定相应的工艺参数，从而在沉没辊表面得到复合保护涂层。本复合保护涂层通过对涂层结构的设计，使得复合保护涂层与辊子母材之间具有良好的热膨胀匹配性，达到了复合保护涂层能长时间稳定地在实际生产中应用的目的；本制备方法操作简单，可在辊子表面制备得到本复合保护涂层。

技术领域

本发明涉及一种热浸镀用沉没辊的复合保护涂层及制备方法。

背景技术

目前防腐蚀钢铁制品大多都要进行热镀锌处理，热镀锌技术已经成为钢铁防腐蚀方面应用最经济和有效的方法，热镀锌板具有良好的耐蚀性、加工成形性、焊接性、涂装性及环保性，被广泛应用于建筑、家电、车船、容器、机电等多个制造领域。

在连续热镀锌生产线中，锌液对锌锅中各部件都具有强烈的腐蚀性，特别是沉没辊，其表面状态至关重要，直接影响着钢板的表面质量。在实际生产中，由于锌液对部件的腐蚀，以及镀锌产品（如带钢）对部件的磨损，锌锅中会产生坚硬的金属间化合物颗粒，降低了各部件的使用寿命；同时由于腐蚀形成的产物（Fe-Zn系金属间化合物）沉积在熔融的锌液中，或沉积在沉没辊上结瘤，也会破坏镀层表面，从而影响产品质量。因此实际生产中需抑制腐蚀的发生，减少腐蚀产物的形成，从而降低停产时间、提高镀层质量、降低维修和更换零件的成本、节约能源、改善环境。

为达到上述目的，国内外普遍采用对连续热镀锌沉没辊表面进行喷涂保护处理，防止液态锌与沉没辊直接接触发生合金化腐蚀反应，造成辊表面粗化而影响镀锌钢板的质量。为改进热镀锌钢板表面质量，各家公司想方设法提高沉没辊的使用寿命，改善沉没辊的表面状态。目前采用的沉没辊保护层材料主要是WC-Co、Fe-Al涂层等，涂层的硬度明显高于沉没辊基体SUS-316L不锈钢，具有良好的耐磨性、耐蚀性，能在一定程度上提高沉没辊的使用寿命。

随着热镀技术的发展，高铝锌镀层已成为国内外镀锌技术发展的一个重要分支。热镀高铝锌(55％Al)涂层钢板作为高附加值的钢铁产品，比热镀纯锌和热镀低铝锌涂层钢板具有更好的机械性能、更强的抗氧化性，并具有良好的涂装性、加工性和经济性，特别是具有绝佳的耐腐蚀性能；已广泛的应用于建筑、家用电器、工业仪表和汽车等制造领域，市场前景非常广阔。然而，由于熔融的高铝锌液温度高达550～650℃，比普通的热镀纯锌温度（450℃左右）高出100～200℃，具有更强的腐蚀性，传统使用的WC-Co、WC-Co-Cr、Fe-Al等热喷涂涂层已经不能有效抵御锌铝溶液的侵蚀，使得沉没辊使用寿命大大降低。因此沉没辊和稳定辊使用寿命短，就成为制约热镀高铝锌板高效生产的瓶颈因素。

为了提高沉没辊寿命，提高带钢质量，前期也曾有经过多种涂层的尝试，如WC-Co、MoB-CoCr等，但效果均不理想。WC-Co因超过540℃会发生分解，故在高铝锌锌锅中已不能使用；MoB-CoCr虽然保护性能良好，但在实际使用中，辊面粘锌依然严重，从而对带钢质量带来很大的影响。并且涂层的重复使用性能差，实际使用成本很高。而目前新开发的CaO・SiO₂涂层具有良好的抗粘附性能，但由于其热膨胀系数较低，与沉没辊和稳定辊金属母材之间匹配性较差（20-700℃时CaO-SiO₂涂层热膨胀系数为6.5×10^-6/K，沉没辊和稳定辊金属母材热膨胀系数为18.9×10^-6/K），因此涂层非常容易发生应力龟裂或剥落，而难以满足辊子的长寿命使用要求。