[發明專利]一種激光熔覆制備梯度涂層修復冷軋輥的方法

有效

• 申請號: 201410751015.1
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104404510A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 高雪松;肖猛;張濤;劉建濤
• 申請（專利權）人: 南京中科神光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C5/02;C22C19/05;C22C38/58;C22C38/54;B22F1/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張曉霞

技術領域

本發明涉及冷軋輥修復技術領域，具體涉及一種利用激光熔覆制備梯度涂層來修復冷軋輥的方法。

背景技術

冷軋輥是冷軋機的關鍵部件及消耗部件，在軋制過程中，工作應力極大，同時受到軋件的夾雜、邊裂等問題的影響，容易造成軋輥表面劃傷、裂紋、粘輥、剝落甚至報廢，因此要求冷軋輥表面具備相當高的硬度、強韌性和抗裂性。冷軋輥通常采用合金鋼鍛造并經過復雜的熱處理工藝制造成，生產成本非常昂貴。相關資料統計，我國大型鋼鐵企業冷軋輥損耗率約為0.8-1.1千克/噸，粗略估算每年冷軋輥消耗量50萬噸以上。如果消耗的軋輥全部報廢，無形中增加鋼鐵企業的生產成本、同時也會帶來巨大的資源浪費。

目前，冷軋輥修復采用的方法是堆焊，激光熔覆等。冷軋輥的材質多數為高碳低合金模具鋼，硬度較高，堆焊僅能夠適用于對裂紋、硬度、沖擊韌度沒有要求或者要求不高的冷軋輥修復，對于硬度超過HRC55以上的冷軋輥，在堆焊過程中極易產生裂紋。國內還沒有能夠應用堆焊修復冷軋輥的成熟產品問世。如中國專利申請號96102348.1號和中國專利申請號6102347.3號公開的工藝方法在武鋼集團和唐山松汀鋼鐵有限公司的冷軋輥修復試用上均未能取得成功。

激光熔覆應用于修復冷軋輥時，由于激光加熱快冷卻快，產生的過渡區尺寸過小，造成這一區域應力集中，基材與熔覆層機械性能相差較大時，傾向更嚴重。同時，冷軋輥表面材質含碳量很高，使得基材與熔覆層產生脆相，結合強度較低，容易發生脫落現象。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明通過對激光熔覆過渡層的材質和厚度進行合理設計，提供一種利用激光熔覆制備梯度涂層，從而修復冷軋輥的方法。本發明的工藝方法所采取的技術方案為：

一種激光熔覆制備梯度涂層修復冷軋輥的方法，包括以下步驟；

1)對冷軋輥的待修復區進行打磨、清潔和噴砂處理；

2)在經步驟1)處理的冷軋輥待修復區表面鋪置釬劑，再將釬料粉末鋪置在釬劑上，最后通過高溫加熱方式制備得到第一過渡層；

3)將過渡材料粉末鋪置在第一過渡層表面，通過激光熔覆操作制備得到第二過渡層；

4)將合金粉末鋪置在第二過渡層表面，通過激光熔覆操作制備得到第三梯度層。

進一步地，所述步驟2)中的高溫加熱方式為高頻感應加熱。

進一步地，所述步驟3)中激光熔覆操作至少重復1次，所述步驟4)中的激光熔覆操作至少重復2次。

進一步地，所述步驟2)中釬料粉末包括金、錳、鎳、鋅、鉻；對應的質量百分含量分別為：50～60％，10～15％，8～15％，20～30％，1～5％。

進一步地，所述步驟3)中過渡材料粉末包括鎳、鉻、鉬、鐵、鈮-鉭合金、錳、硅、銅、鈦、鋁；對應的質量百分含量分別為：52～65％，15～25％，8～18％，3～10％，4～8％，0.2～2.0％，0.5～2.0％，0.5～2.0％，0.5～2.0％，0.5～2.0％。

進一步地，所述步驟4)中合金粉末包括鐵、鉻、鎳、鉬、鈮-鉭合金、硅、磞、鈷、錳、釩；對應的質量百分含量分別為：65～80％，10～20％，1～5％，1～5％，0.2～2.0％，1～5％，0.2～2.0％，0.2～2.0％，0.2～5％，0.2～2.0％。

進一步地，所述步驟2)中的釬料粉末、所述步驟3)中的過渡材料粉末和所述步驟4)中的合金粉末在使用前還需經過球磨機混合以及混合后烘干的步驟。

進一步地，所述步驟2)中的釬料粉末經球磨機混合時間為30～120min；所述步驟3)中的過渡材料粉末和所述步驟4中的合金粉末經球磨機混合時間為90～150min。

進一步地，所述步驟2)中的釬料粉末、所述步驟3)中的過渡材料粉末和所述步驟4)中的合金粉末的烘干時間均為50～120min，烘干溫度均為80～120℃。

進一步地，所述步驟2)中的釬劑和釬料粉末的鋪置總厚度為0.2～0.4mm；所述步驟3)中的過渡材料粉末鋪置厚度為0.2～0.5mm；所述步驟4)中的合金粉末鋪置厚度為0.3～0.8mm。

本發明提供一種激光熔覆制備梯度涂層修復冷軋輥的方法，從熔覆層的結構設計入手，將熔覆層設計為一種具有多層結構的合金梯度層，解決了冷軋輥修復后易產生裂紋、結合強度較低、易發生脫落等問題。本工藝方法具有以下優點：

(1)通過層層之間的冶金結合，實現了熔覆層與冷軋輥基體材料間高的結合強度，能有效緩和熔覆過程中產生的熱應力，提升熔覆層的韌性；