[发明专利]一种具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层

说明书

本发明提供一种具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层，涉及冶金辊技术领域，冶金辊基体表面由内向外依次为熔合涂层、热障涂层和硬质涂层，熔合涂层原料为铁自熔合金粉末、铝自熔合金粉末、镍自熔合金粉末中的一种或几种混合，热障涂层原料为CrC、NiCr、Co微细碳化物特种合金粉末中的一种或几种混合，硬质涂层原料为微米级WC、CrC、NiC合金粉末中的一种或几种混合，熔合涂层与冶金辊基体相熔，增加涂层与基体粘合度，硬质涂层提高产品抗氧化、耐磨等关键理化特性，热障涂层隔绝外部高温的同时，确保熔合涂层与硬质涂层相对稳定。

技术领域

本发明涉及冶金辊技术领域，具体涉及一种具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层。

背景技术

目前，冶金行业普遍使用的冶金辊是采用合金工具钢，通过“炼钢+浇铸+热处理”、“炼钢+铸锭+锻造+热处理”获得的铸辊和锻辊。这种传统冶金辊最大的问题是表面磨损或掉块后只能通过一次补焊来进行修复，补焊金属与基体结合强度大大降低，因此生命周期比较短。在连续生产的前提下，每支辊的一次生命周期(即没有修复前)只有3-6天时间，算上修复后的生命周期不超过10天。但是，这种整体合金工具钢制造的冶金辊的成本却比较高，使得企业生产的吨钢成本大幅度上升。

以碳素结构钢锻棒作为基材，以微米级WC、CrC、NiC粉末作为涂层材料，采用喷涂技术在基材表面形成薄薄的硬质涂层。这样获得的新式冶金辊，破损的涂层可通过再次喷涂得以修复，从而确保了基材的多次利用。在连续生产的前提下，每支辊的一次生命周期不低于3天，按5次喷涂累加的生命周期可达15天。增加涂层厚度可以提高一次生命周期，但是增厚的涂层在基体热膨胀量大、高温冲击载荷、高温氧化等综合作用下，容易脱落。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层，采用三层复合涂层技术，增加冶金辊的硬度、耐高温、耐磨、耐氧化腐蚀等性能，提高冶金辊的使用寿命。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层，冶金辊基体表面由内向外依次为熔合涂层、热障涂层和硬质涂层，熔合涂层原料为铁自熔合金粉末、铝自熔合金粉末、镍自熔合金粉末中的一种或几种混合，热障涂层原料为CrC、NiCr、Co微细碳化物特种合金粉末中的一种或几种混合，硬质涂层原料为微米级WC、CrC、NiC合金粉末中的一种或几种混合。

进一步的，铁自熔合金、铝自熔合金、镍自熔合金中均加入有硼、硅元素。

进一步的，熔合涂层、热障涂层、硬质涂层原料用量质量比为1-3:3-6:2-4。

进一步的，熔合涂层原料为镍自熔合金粉末，热障涂层原料为CrC、NiCr、Co微细碳化物特种合金粉末的混合物，硬质涂层原料为微米级CrC、NiC合金粉末的混合物。

进一步的，熔合涂层、热障涂层、硬质涂层原料用量质量比为2:5:3。

进一步的，硬质涂层原料为微米级WC合金粉末。

进一步的，硬质涂层原料为微米级WC、NiC合金粉末的混合物。

上述具有熔合、热障、硬质三层结构的冶金辊表面涂层，采用等离子激光喷涂技术将该涂层原料喷涂在基体表面，同时采用低功率激光束照射等离子喷射流中心点，喷涂完成后，加大激光器发射功率，利用高能量密度激光束对基体及涂层进行激光二次重熔，实现涂层与基体粘合。

进一步的，等离子激光喷涂时，激光功率为2000W-2200W，喷涂距离为80-95mm，喷涂速度为250-260mm/s。

(三)有益效果