[發(fā)明專利]充當(dāng)特定氧化物形成障礙的加載有高水平陶瓷的改性MCrAlY組合物的選擇性氧化

有效

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• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103993215B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W.賈羅辛斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 普萊克斯S.T.技術(shù)有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C32/00;C23C4/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張萍,李炳愛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于多種應(yīng)用的保護(hù)性涂層的生產(chǎn)中的新型MCrAlY制劑，以及用于生產(chǎn)來自其的涂層的方法。特別地，MCrAlY涂層為復(fù)合材料，大體積量的陶瓷可產(chǎn)生所述復(fù)合材料，同時保持選擇性地形成特定保護(hù)性氧化物皮的能力，所述保護(hù)性氧化物皮消除或延遲粘附物以及其它不期望的氧化物的結(jié)瘤的發(fā)生。

背景技術(shù)

通常在鋼帶的熱處理中使用連續(xù)退火生產(chǎn)線(下文，稱為“CAL”)。通常將立式CAL和連續(xù)鍍鋅線(下文，稱為“CGL”)分為熱爐、均熱爐和冷卻爐的各自段。通過控制爐溫度和帶在各爐段耗費的時間來實施預(yù)定的熱處理循環(huán)，所述帶在各爐段耗費的時間通常稱為帶速度。熱處理段配備有爐輥以使其進(jìn)行連續(xù)退火和/或連續(xù)鍍鋅工藝。爐輥充當(dāng)位于立式熱處理段的上部和下部的轉(zhuǎn)移輥，并且通過金屬帶，同時通過這些爐輥時暫停并且在特定氣氛中在溫度下經(jīng)過必要的時間。這些輥通常在600 ℃-1200 ℃的溫度范圍內(nèi)操作，在還原氣氛中氧化鐵轉(zhuǎn)化為金屬鐵。經(jīng)過長期連續(xù)操作，輥必須能夠保持在高溫下傳送鋼帶的能力。然而，由于嚴(yán)格的操作條件，包括，例如，較快的線速度、高溫和先進(jìn)高強度鋼(下文，稱為“AHSS”)的處理，所述輥可能經(jīng)受幾個潛在的問題，包括輥表面的磨損和輥型的喪失。此外，在操作期間，氧化物或鐵粉類特定物質(zhì)與輥表面的粘附可由帶轉(zhuǎn)移至輥。粘合材料在輥表面上的累積通常稱為“結(jié)瘤”。粘附物的結(jié)瘤可累積至這樣的水平，其中爐輥不能傳送和轉(zhuǎn)移不在帶表面生成質(zhì)量缺陷的鋼帶。因此，必須關(guān)閉爐從而可清理或更換輥的表面。爐關(guān)閉引起鋼生產(chǎn)方面的顯著損失。此外，當(dāng)打開爐并使其冷卻用于維修，然后重新加熱至退火溫度時，損失了大量能量。對于每條生產(chǎn)線，每年關(guān)閉一次或兩次用于預(yù)定維護(hù)是正常的，但是對于鋼生產(chǎn)者，非預(yù)定關(guān)閉導(dǎo)致較高成本。

作為延遲結(jié)瘤現(xiàn)象發(fā)生的方法，在輥的表面涂覆保護(hù)性涂層是眾所周知的。例如，可使用陶瓷與金屬合金的組合。在低溫下可使用碳化物材料。將含有Cr和其它合金元素的Ni基或Co基合金用作金屬基質(zhì)，因此耐熱鋼輥基與純陶瓷的熱膨脹系數(shù)(CTE)失配不會導(dǎo)致短的涂層壽命(例如，由于由CTE失配形成應(yīng)力，則涂層壽命受涂層裂痕和脫層限制)。

還將摻混或加載陶瓷材料的MCrAlY材料(其中M表示可包括鈷(Co)、鎳(Ni)和/或鐵(Fe)的金屬；Cr表示鉻；A1表示鋁；以及Y表示釔)應(yīng)用至高溫爐輥以抵抗Fe和FeO轉(zhuǎn)化。自二十世紀(jì)七十年代后期起，已經(jīng)在熱處理爐(包括，例如，水平CAL)中使用了此類材料。自二十世紀(jì)八十年代早期起，還將這些涂層摻入立式CAL和CGL。如今，立式CAL和CGL具有較大的爐輥以及在需要保護(hù)性MCrAlY涂層的較快的線速度下運行，以便不僅抵抗Fe/FeO的轉(zhuǎn)化或結(jié)瘤，還能抵抗來自鋼帶的輥表面磨損。涂覆有含有約10重量%陶瓷加載于其中的MCrAlY材料的爐輥已實施良好(呈現(xiàn)5-10年的典型壽命)，因為帶是由中強度或高強度低合金(下文稱為“HSLA”)制成的。此類涂覆的輥的實例包括在公開了加載有10 wt.%陶瓷的MCrAlY的美國專利第4,124,737號，以及美國專利第4,822,689號中。

然而，在最近的十年，先進(jìn)高強度鋼(下文，稱為“AHSS”)的出現(xiàn)對保護(hù)性MCrAlY涂層提出了新設(shè)計挑戰(zhàn)。與中強度鋼或HSLA相比，AHSS含有顯著更多的合金元素(例如，Al、Si、Mn和Ti)。AHSS中合金元素增加的濃度已使得新一代MCrAlY涂層的加入成為必需。如美國專利第6,572,518號中所公開，已經(jīng)努力致力于解決這一問題的現(xiàn)有技術(shù)，但是由于與AHSS顯著增加相關(guān)的挑戰(zhàn)而需要進(jìn)一步改進(jìn)。

盡管新設(shè)計MCrAlY制劑和涂層，結(jié)瘤的問題仍然是普遍的。粘附物持續(xù)累積至其中爐輥結(jié)瘤引起鋼帶上質(zhì)量缺陷的水平，從而導(dǎo)致關(guān)閉爐以便清潔和平整化輥的表面。此外，用于汽車沖壓件的鋼帶已經(jīng)變得更薄以便降低重量，從而使得汽車燃料經(jīng)濟(jì)性更好。同時，質(zhì)量要求已經(jīng)增加，從而汽車用戶要求暴露的車身面板上的高級面漆。因此，甚至降低水平的結(jié)瘤將在較薄帶上賦予缺陷或凹痕，導(dǎo)致質(zhì)量問題和最終不合格的帶。

根據(jù)與鋼工業(yè)中爐輥上粘附物結(jié)瘤相關(guān)的問題，存在尚未滿足的對于改進(jìn)的復(fù)合材料涂層需求，所述改進(jìn)的復(fù)合材料涂層致使防氧化和防腐同時抵抗裂開，并且還降低和延遲爐輥表面上積累的發(fā)生，從而允許暴露的車身面板上高質(zhì)量鋼帶和改進(jìn)的汽車面漆。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明簡述