[發明專利]一種具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層

在審

• 申請號: 201910431347.4
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110158017A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 陳道龍;周駿立
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市恒泰重工機械有限公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/067;C23C4/06;C23C4/10
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

本發明提供一種具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層，涉及冶金輥技術領域，冶金輥基體表面由內向外依次為熔合涂層、熱障涂層和硬質涂層，熔合涂層原料為鐵自熔合金粉末、鋁自熔合金粉末、鎳自熔合金粉末中的一種或幾種混合，熱障涂層原料為CrC、NiCr、Co微細碳化物特種合金粉末中的一種或幾種混合，硬質涂層原料為微米級WC、CrC、NiC合金粉末中的一種或幾種混合，熔合涂層與冶金輥基體相熔，增加涂層與基體粘合度，硬質涂層提高產品抗氧化、耐磨等關鍵理化特性，熱障涂層隔絕外部高溫的同時，確保熔合涂層與硬質涂層相對穩定。

技術領域

本發明涉及冶金輥技術領域，具體涉及一種具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層。

背景技術

目前，冶金行業普遍使用的冶金輥是采用合金工具鋼，通過“煉鋼+澆鑄+熱處理”、“煉鋼+鑄錠+鍛造+熱處理”獲得的鑄輥和鍛輥。這種傳統冶金輥最大的問題是表面磨損或掉塊后只能通過一次補焊來進行修復，補焊金屬與基體結合強度大大降低，因此生命周期比較短。在連續生產的前提下，每支輥的一次生命周期(即沒有修復前)只有3-6天時間，算上修復后的生命周期不超過10天。但是，這種整體合金工具鋼制造的冶金輥的成本卻比較高，使得企業生產的噸鋼成本大幅度上升。

以碳素結構鋼鍛棒作為基材，以微米級WC、CrC、NiC粉末作為涂層材料，采用噴涂技術在基材表面形成薄薄的硬質涂層。這樣獲得的新式冶金輥，破損的涂層可通過再次噴涂得以修復，從而確保了基材的多次利用。在連續生產的前提下，每支輥的一次生命周期不低于3天，按5次噴涂累加的生命周期可達15天。增加涂層厚度可以提高一次生命周期，但是增厚的涂層在基體熱膨脹量大、高溫沖擊載荷、高溫氧化等綜合作用下，容易脫落。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層，采用三層復合涂層技術，增加冶金輥的硬度、耐高溫、耐磨、耐氧化腐蝕等性能，提高冶金輥的使用壽命。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層，冶金輥基體表面由內向外依次為熔合涂層、熱障涂層和硬質涂層，熔合涂層原料為鐵自熔合金粉末、鋁自熔合金粉末、鎳自熔合金粉末中的一種或幾種混合，熱障涂層原料為CrC、NiCr、Co微細碳化物特種合金粉末中的一種或幾種混合，硬質涂層原料為微米級WC、CrC、NiC合金粉末中的一種或幾種混合。

進一步的，鐵自熔合金、鋁自熔合金、鎳自熔合金中均加入有硼、硅元素。

進一步的，熔合涂層、熱障涂層、硬質涂層原料用量質量比為1-3:3-6:2-4。

進一步的，熔合涂層原料為鎳自熔合金粉末，熱障涂層原料為CrC、NiCr、Co微細碳化物特種合金粉末的混合物，硬質涂層原料為微米級CrC、NiC合金粉末的混合物。

進一步的，熔合涂層、熱障涂層、硬質涂層原料用量質量比為2:5:3。

進一步的，硬質涂層原料為微米級WC合金粉末。

進一步的，硬質涂層原料為微米級WC、NiC合金粉末的混合物。

上述具有熔合、熱障、硬質三層結構的冶金輥表面涂層，采用等離子激光噴涂技術將該涂層原料噴涂在基體表面，同時采用低功率激光束照射等離子噴射流中心點，噴涂完成后，加大激光器發射功率，利用高能量密度激光束對基體及涂層進行激光二次重熔，實現涂層與基體粘合。

進一步的，等離子激光噴涂時，激光功率為2000W-2200W，噴涂距離為80-95mm，噴涂速度為250-260mm/s。

(三)有益效果