[發明專利]充當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

• 申請號: 201410050849.X
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103993215B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: W.賈羅辛斯基
• 申請（專利權）人: 普萊克斯S.T.技術有限公司
• 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

技術領域

本發明涉及用于多種應用的保護性涂層的生產中的新型MCrAlY制劑，以及用于生產來自其的涂層的方法。特別地，MCrAlY涂層為復合材料，大體積量的陶瓷可產生所述復合材料，同時保持選擇性地形成特定保護性氧化物皮的能力，所述保護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瘤的發生。

背景技術

通常在鋼帶的熱處理中使用連續退火生產線(下文，稱為“CAL”)。通常將立式CAL和連續鍍鋅線(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定的熱處理循環，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行連續退火和/或連續鍍鋅工藝。爐輥充當位于立式熱處理段的上部和下部的轉移輥，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過必要的時間。這些輥通常在600 ℃-1200 ℃的溫度范圍內操作，在還原氣氛中氧化鐵轉化為金屬鐵。經過長期連續操作，輥必須能夠保持在高溫下傳送鋼帶的能力。然而，由于嚴格的操作條件，包括，例如，較快的線速度、高溫和先進高強度鋼(下文，稱為“AHSS”)的處理，所述輥可能經受幾個潛在的問題，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與輥表面的粘附可由帶轉移至輥。粘合材料在輥表面上的累積通常稱為“結瘤”。粘附物的結瘤可累積至這樣的水平，其中爐輥不能傳送和轉移不在帶表面生成質量缺陷的鋼帶。因此，必須關閉爐從而可清理或更換輥的表面。爐關閉引起鋼生產方面的顯著損失。此外，當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。對于每條生產線，每年關閉一次或兩次用于預定維護是正常的，但是對于鋼生產者，非預定關閉導致較高成本。

作為延遲結瘤現象發生的方法，在輥的表面涂覆保護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，因此耐熱鋼輥基與純陶瓷的熱膨脹系數(CTE)失配不會導致短的涂層壽命(例如，由于由CTE失配形成應力，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)應用至高溫爐輥以抵抗Fe和FeO轉化。自二十世紀七十年代后期起，已經在熱處理爐(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性MCrAlY涂層的較快的線速度下運行，以便不僅抵抗Fe/FeO的轉化或結瘤，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，先進高強度鋼(下文，稱為“AHSS”)的出現對保護性MCrAlY涂層提出了新設計挑戰。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，已經努力致力于解決這一問題的現有技術，但是由于與AHSS顯著增加相關的挑戰而需要進一步改進。

盡管新設計MCrAlY制劑和涂層，結瘤的問題仍然是普遍的。粘附物持續累積至其中爐輥結瘤引起鋼帶上質量缺陷的水平，從而導致關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變得更薄以便降低重量，從而使得汽車燃料經濟性更好。同時，質量要求已經增加，從而汽車用戶要求暴露的車身面板上的高級面漆。因此，甚至降低水平的結瘤將在較薄帶上賦予缺陷或凹痕，導致質量問題和最終不合格的帶。

根據與鋼工業中爐輥上粘附物結瘤相關的問題，存在尚未滿足的對于改進的復合材料涂層需求，所述改進的復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生，從而允許暴露的車身面板上高質量鋼帶和改進的汽車面漆。

發明內容

發明簡述