[發(fā)明專利]水泥回轉(zhuǎn)窯托輪表面用高熵合金粉體、制備及其涂層制備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610677285.1
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN106191621B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冒愛琴;丁賠賠;武杏榮;阮和平;汪雷;王彪;劉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽瑞泰新材料科技有限公司;安徽工業(yè)大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;B22F9/08;C23C4/06;C23C4/129
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務(wù)所(普通合伙)34119
• 代理人: 程篤慶,黃樂瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬粉體材料及材料表面處理和強化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水泥回轉(zhuǎn)窯托輪表面用高熵合金粉體及其制備方法，以及用其制備涂層的方法。

背景技術(shù)

目前，水泥行業(yè)使用的大中型回轉(zhuǎn)窯，需要使用多個托輪來支承回轉(zhuǎn)窯及物料的全部重量，并使窯筒體在托輪上安全平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)，所以托輪的使用狀況嚴重影響著回轉(zhuǎn)窯的運行情況。回轉(zhuǎn)窯托輪的材質(zhì)大部分是ZG35CrMo，由于長期處于高溫、重負荷等惡劣工況下，運轉(zhuǎn)中會發(fā)生點蝕性剝落或疲勞性的損壞，從而使其徑向表面被磨成凹形，嚴重影響了回轉(zhuǎn)窯的正常運行。為了改善托輪磨損面，需要將托輪徑向面兩端的凸臺處理掉，以前將托輪架到車床上進行車削。該方法雖然可以將托輪表面修理得較為理想，但是修理工期長，企業(yè)不僅要支付昂貴的托輪拆裝及加工費用，同時還要承受回轉(zhuǎn)窯被迫停產(chǎn)帶來的較大經(jīng)濟損失。因此,在不拆裝水泥回轉(zhuǎn)窯托輪的情況下，選擇合適的耐磨金屬粉體材料和恰當?shù)耐扛补に囋谕休啽砻嬷苽淠湍ネ繉樱雇休啽砻娴哪湍ズ辖鹜繉优c基體結(jié)合強度高、耐磨性能好、合金涂層具有均勻的厚度，不僅可以節(jié)省費用，還能減少損失，也是保證回轉(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)的當務(wù)之急。

現(xiàn)有的修復技術(shù)主要有電鍍、堆焊、補焊以及熱噴涂等為代表的傳統(tǒng)表面技術(shù)，中國專利CN101191225B采用熱噴涂技術(shù)對高爐爐頂煤氣壓力能量回收透平機表面進行處理，噴涂一層成分質(zhì)量百分比為：C≤0.5、Cr 16～26、Ni 3.5～9.5、Mo 1.0～4.0、B 0.5～4.5、Si 0.5～4.5、Cu 1.0～4.0、Mo 0～2.0、稀土RE 0.01～1.5、余量為Fe的防腐耐磨涂層，該涂層很好地解決了在酸性潮濕環(huán)境中特別是有Cl^-離子和粉塵顆粒存在下的腐蝕磨損問題。但是噴涂粉體僅僅是將各種金屬粉體物理混合，而且采用熱噴涂法修復時，涂層結(jié)合一般為機械結(jié)合，結(jié)合強度較低，長時間運行后依然容易受損剝落。中國專利CN 101637838 B提供了一種用滲透釬焊法制備碳化鎢耐磨蝕復合涂層的方法，該方法首先將含有WC-Co、Ni、Cr混合粉的涂層金屬粉末布用環(huán)氧樹脂黏貼劑黏貼在金屬基體上，然后將BNi-2釬焊料制備成釬料金屬粉末布黏貼在金屬粉末布上，最后在真空爐中進行滲透釬焊，形成冶金結(jié)合的碳化鎢耐磨涂層。但是釬焊、堆焊、補焊等修復方法時，由于基體受熱不均勻，溫度場梯度大，容易引起較大焊接殘余應(yīng)力與變形，甚至會引起焊接保護層開裂甚至形成貫穿裂紋，導致涂層脫落。隨后以激光熔覆技術(shù)為標志的現(xiàn)代表面技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，中國專利CN 102453897 B采用激光熔覆技術(shù)在棒材表面形成碳化物硬質(zhì)合金耐磨涂層；中國專利CN 101210325 B利用高能激光束對涂覆于熱鍛模具表面的納米陶瓷粉+碳納米管+鈷+粘結(jié)劑涂層進行掃描處理，制備了納米復合耐磨涂層。中國專利CN103866319 B在鋯合金表面利用激光熔覆的方法制備了鎳基耐熱耐磨涂層，鎳基合金粉的組成為：C 0.5～1.1％，Si 3.5～5.5％，B 3.0～4.5％，Cr 15～20％，F(xiàn)e≤17％，Ni余量。該階段不論是制備技術(shù)還是涂層性能都有了巨大的優(yōu)勢，但是普遍存在成本高、靈活性差等局限性，從而制約了向工程實踐的轉(zhuǎn)化。

上述各種耐磨涂層都是采用不同的表面技術(shù)在基體表面涂覆上鎳基、鈷基等高溫合金涂層來提高基體的耐磨性，此類合金一般Ni、Co含量較高，價格較貴。多組元高熵合金比傳統(tǒng)高溫合金具有更高的強度、硬度、抗磨損能力、耐腐蝕能力以及抗高溫氧化能力，且價格相對鎳基、鈷基高溫合金要低廉。目前關(guān)于高熵合金粉體的制備一般采用研缽研磨、球磨和二步霧化法，如中國專利CN103394685B和天津大學申請的CN104141085A、CN104141084A和CN105401042A一系列專利都是采用研缽研磨各種混合粉體制備高熵合金粉體；中國專利CN1033290404A、CN104841930A和CN105401038A采用球磨法制備高熵合金粉體。上述研缽研磨和球磨法所制備的高熵合金粉體一方面所采用的原料都是金屬粉體，價格貴；另一方面制備的粉體不僅氧化量較高，而且由于不同金屬元素的密度等熱物理性能存在差異，粉體組分的均勻性仍然存在欠缺，使得后續(xù)通過各種方法制備的涂層質(zhì)量和表面連續(xù)性無法滿足生產(chǎn)使用要求。中國專利CN104561878A采用真空熔煉爐熔煉高熵合金鑄棒-自耗式電極霧化二步法制備高熵合金粉體，提高了所制粉體組分的均一性，但是二步法(先制備高熵合金鑄錠，然后在通過霧化制粉)制備的高熵合金粉體，步驟復雜、能耗高，且第一步制備出來的高熵合金母體表面易形成一層氧化物薄膜。

發(fā)明內(nèi)容