[發(fā)明專利]輥軸表面涂層方法

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112359310A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫小叢;齊賽;易平;鄧廷全;李文喜
• 申請（專利權(quán)）人: 襄陽振本傳動設(shè)備有限公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/06;C23C4/02;C23C4/18
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42218
• 代理人: 苗德俊

一種輥軸表面涂層方法，用于冶金設(shè)備中對輥軸的表面處理。輥軸基體采用GCr15材料，依次經(jīng)過粗車、表面淬火處理、精車、磨削、時效處理、半精磨削、表面涂層處理、精磨削得到輥軸產(chǎn)品；輥軸表面涂層處理包括噴涂前準(zhǔn)備、表面預(yù)處理、噴涂、噴涂后處理；表面涂層處理采用超音速火焰噴涂設(shè)備，噴槍與輥軸的相對運動速度可達(dá)到1200m/s，涂層密度可達(dá)到17.5g/cm³，氧化物含量≤0.05%。本發(fā)明涂層孔隙率低，組織致密均勻，抗熱震性能好，涂層耐腐蝕性和韌性、涂層結(jié)合強度、硬度、孔隙率及磨損性能優(yōu)良，不僅可修復(fù),還可提高矯直輥耐磨性,延長矯直輥使用壽命,改善鋼材表面質(zhì)量,實現(xiàn)綠色環(huán)保，再生能源利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種輥類產(chǎn)品表面涂層的方法。

背景技術(shù)

隨著尖端科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展,必須要求機械設(shè)備能在高溫、高壓、高速度和高度自動化，以及嚴(yán)重的磨損和腐蝕等惡劣的工況條件下長期穩(wěn)定運行，而采用高性能的高級材料制造整體設(shè)備及零件，以獲得表面防護(hù)和強化效果,顯然不經(jīng)濟,甚至不可能。

輥類產(chǎn)品表面強化處理技術(shù)主要分為感應(yīng)加熱淬火技術(shù)、堆焊技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、熱噴焊技術(shù)和激光表面改性技術(shù)等。

(1)感應(yīng)加熱淬火技術(shù)

感應(yīng)加熱淬火是指將工件置于有足夠功率輸出的感應(yīng)線圈中,在高頻交流磁場的作用下,工件表面被迅速加熱到鋼的相變臨界溫度之上,然后在冷卻介質(zhì)中快速冷卻獲得馬氏體。但產(chǎn)品硬度取決于材料成分，硬度要求越高，材料成本也越高。

(2)堆焊技術(shù)

堆焊是在零件表面熔覆一層耐磨、耐蝕、耐熱等具有特殊性能合金層的技術(shù)。矯直輥采用堆焊技術(shù)修復(fù)后,堆焊層與母材能實現(xiàn)冶金結(jié)合,堆焊獲得的矯直輥表面層厚度最大。采用堆焊方法修復(fù)舊矯直輥和制造新輥已成為降低成本和提高效益的重要舉措。但其加工熱量高，變形大，加工余量大，材料損耗多。

(3)電鍍鉻技術(shù)

電鍍是指通過電化學(xué)方法在固體表面沉積一層金屬或合金的過程。電鍍層可提高金屬零件在使用環(huán)境中的抗蝕性能，以及如硬度、耐磨性、導(dǎo)電性、電磁性、耐熱性等工作性能,硬度可達(dá)到HV900～1000左右，可裝飾零件的外表,使其光亮美觀。但電鍍對環(huán)境影響較大，鉻層結(jié)合強度低。

(4)熱噴涂技術(shù)

熱噴涂是采用熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化后,用高速氣體使涂層材料分散細(xì)化，并高速撞擊到基體表面形成涂層的工藝過程。通過熱噴涂技術(shù)處理矯直輥基體變形小,熱影響區(qū)淺，噴涂層硬度比堆焊高,采用火焰噴涂耐磨性比電弧堆焊提高3-4倍。但火焰噴涂層與基體結(jié)合強度較低，不能承受交變載荷和沖擊載荷。

（5）激光表面改性技術(shù)

激光表面改性加工的主要優(yōu)勢在于加工材料范圍廣,適用于各種金屬和非金屬材料的非接觸加工,熱變形≥0.5mm,加工精度較高，可進(jìn)行微細(xì)加工，加工速度快,效率高，不僅可以進(jìn)行打孔和切割,也可進(jìn)行焊接、熱處理等；可控性好，易于自動控制，可提高產(chǎn)品的磨損及硬度，延長使用壽命。但其只適用于軟態(tài)基材上進(jìn)行表面自熔的微冶金結(jié)合層，熱變形大于輥類產(chǎn)品要求。

對輥類產(chǎn)品表面超音速噴涂可望解決傳統(tǒng)涂層材料涂層硬度的提高與輥類產(chǎn)品韌性、脆性的矛盾，以及涂層與基體的匹配性、結(jié)合性下降、涂層易開裂、硬質(zhì)相易脫落等問題。因此,對材料進(jìn)行表面涂層處理，以獲得良好的綜合機械性能的研究就顯得越來越重要。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種輥軸表面涂層方法，以提高輥類產(chǎn)品表面質(zhì)量及使用壽命。