專利名稱：大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料技術(shù)領(lǐng)域的噴涂粉體，具體是一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體。
背景技術(shù)：
作為熱鍍鋅機組的關(guān)鍵工藝部件，鍍鋅沉沒輥系統(tǒng)的沉沒輥、穩(wěn)定輥的使用壽命長期以來一直因為熔融鋁鋅合金的腐蝕而很短。尤其是隨著鋅合金中鋁含量的增加，合金液的使用溫度隨之升高，從而導致鍍鋅輥的使用壽命急劇簡短。隨著新型鍍鋁鋅層的不斷涌現(xiàn)，55％Al鍍鋁鋅液需求量正不斷上升，該鍍層對熔液的使用溫度提出了更高的要求，即達到600度。因此，對沉沒輥及穩(wěn)定輥表面涂層性能提出了更高的要求。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Hyung-Jun Kim等人在《Wear》(磨損)雜志2003年總第254卷上發(fā)表的文章“Sliding wear performance in molten Zn-Albath of cobalt-based overlayers produced by plasma transferred arcwelding surfacing(等離子體轉(zhuǎn)移弧焊接表面技術(shù)制備的鈷基多層復合涂層在熔融鋅鋁熔體中的滑動磨損性能)”，介紹了用于沉沒輥及穩(wěn)定輥機組表面的Co-WC等鈷基熱噴涂層。然而經(jīng)過大量生產(chǎn)表明，Co-WC涂層處理的沉沒輥及穩(wěn)定輥系統(tǒng)，其壽命都難以達到5天，嚴重影響了生產(chǎn)的正常進行，提高了運行成本和維修費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，提供一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，使其以顯著地提高沉沒輥及穩(wěn)定輥的抗磨損、抗高溫及抗熱鍍鋁鋅液腐蝕能力，明顯地延長沉沒輥及穩(wěn)定輥機組的使用壽命，降低生產(chǎn)和維修成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明的大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其組分及重量百分比為50~70％二硼化鈦、10~24％鈷、6~13％鉻粉、5~11％硼化鎢、余量為稀土粉。
其中配方的優(yōu)先范圍為60~65％二硼化鈦、10~16％鈷、8~12％鉻粉、7~10％硼化鎢、余量為稀土粉。在此范圍內(nèi)，使沉沒輥具有相對更高的使用壽命，生產(chǎn)鍍鋁鋅帶鋼表面質(zhì)量更為優(yōu)良。
本發(fā)明中，二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間，鈷及鉻粉粒度均小于100納米。
本發(fā)明主要組分根據(jù)熱鍍鋁鋅沉沒輥及穩(wěn)定輥所處的惡劣高溫熱鋁鋅腐蝕工況條件下設(shè)計的。二硼化鈦具有高熔點、高硬度、高耐磨損性，既與熱鋁鋅液不反應(yīng)，又與鋁鋅無潤濕性。加入硼化鎢是為了增加粉體中的硬質(zhì)相，進而提高噴涂后涂層的硬度。鈷與二硼化鈦具有良好的潤濕性，良好的高熱硬性。加入稀土元素可改善噴涂層組織，降低噴涂層的脆性，提高噴涂層的耐磨性和抗高溫氧化性能。鈷、鉻的存在不僅能降低噴涂功率，提高噴涂效率，而且能減少硼化物氣化，改善涂層致密性、增強相間潤濕性、提高涂層內(nèi)部及界面的結(jié)合強度。
鈷及鉻金屬采用納米尺度的粉體，能改善鈷及鉻在粉體內(nèi)部的彌散分布效果，既能增大鈷及鉻初級粉體與二硼化鈦粉體的表面接觸面積，保證涂層的各相均質(zhì)分布，又能降低噴涂功率，以及促進二硼化鈦顆粒在噴涂過程中的納米細化，因此對于改善涂層結(jié)構(gòu)有重要作用。
將以上粉末按比例混合，按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級程序，制備出大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體。其粒度分布分別為20~45微米和45~75微米之間，呈球形或近球形結(jié)構(gòu)，大顆粒粉體內(nèi)部各組份之間結(jié)合緊密，流動性好，具有良好的輸送特性，適合于熱噴涂中的爆炸噴涂工藝、超音速火焰噴涂工藝或等離子噴涂工藝。
本發(fā)明大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，呈球形或近球形結(jié)構(gòu)，大顆粒粉體內(nèi)部各組份之間結(jié)合緊密，流動性好，具有良好的輸送特性，通過適當?shù)臒釃娡抗に嚳梢栽谳伇砻嬷苽湫阅軆?yōu)異的金屬陶瓷納米復合噴涂層，不僅涂層具有良好的強韌性，而且具有優(yōu)異的耐磨損、耐高溫、耐熱鋁鋅液腐蝕能力，減少了輥面粘鋁鋅和涂層剝落現(xiàn)象，有效地提高了輥子機組的使用壽命，節(jié)約了停機換輥時間，降低了生產(chǎn)成本和維修成，提高了經(jīng)濟效益；輥面綜合性能得到明顯改善，減少了鍍鋁鋅的表面缺陷，提高了其表面質(zhì)量。
具體實施例方式以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進一步的理解本發(fā)明金屬陶瓷納米復合噴涂粉體各成分組成及粒度分布如表1所示。
表1

以上實施例按規(guī)定的重量百分比混合，按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級程序，制備出大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其結(jié)構(gòu)為實心球形或近球形結(jié)構(gòu)。
表2

對于實施例1和實施例2的金屬陶瓷納米復合噴涂粉體采用爆炸噴涂工藝，對于實施例3和實施例4金屬陶瓷納米復合噴涂粉體采用超音速火焰噴涂工藝，經(jīng)預(yù)熱-噴砂預(yù)處理-噴涂-磨加工-拋光處理，完成輥面涂層加工工藝過程。所獲得的輥面涂層的技術(shù)參數(shù)如表2所示。
上述三個實施例分別經(jīng)噴涂后的沉沒輥和穩(wěn)定輥，通過對每個實施例的反復現(xiàn)場考核實驗，其壽命考核如表3所示。
表3

通過考核表明，按實施例2所示的配方制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥具有最佳的使用效果?，F(xiàn)有采用的鈷碳化鎢粉體制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥的使用壽命不超過5天，各實施例與現(xiàn)有采用的鈷碳化鎢粉體制備的沉沒輥及穩(wěn)定輥相對，壽命得到明顯提高，生產(chǎn)鍍鋁鋅帶鋼表面無明顯缺陷，帶鋼質(zhì)量明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其特征在于，組分及其重量百分比為50~70％二硼化鈦、10~24％鈷、6~13％鉻粉、5~11％硼化鎢、余量為稀土粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大顆粒金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其特征是，組分及其重量百分比為60~65％二硼化鈦、10~16％鈷、8~12％鉻粉、7~10％硼化鎢、余量為稀土粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其特征是，二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間，鈷及鉻粉粒度均小于100納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其特征是，其粒度分布分別為20~45微米和45~75微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大顆粒金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，其特征是，粉體呈球形或近球形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種材料技術(shù)領(lǐng)域的大顆粒球形金屬陶瓷納米復合噴涂粉體，組分及其重量百分比為50~70％二硼化鈦、10~24％鈷、6~13％鉻粉、5~11％硼化鎢、余量為稀土粉。二硼化鈦、硼化鎢及稀土粉的粒度均在0.5微米至1微米之間，鈷及鉻粉粒度均小于100納米。將以上粉末按比例混合，按照濕法球磨、離心或壓力噴霧造粒、真空熱處理工藝及顆粒分級程序制備出的粉體粒度分布分別為20~45微米和45~75微米，呈球形或近球形結(jié)構(gòu)。利用該粉體通過熱噴涂工藝制備的輥面涂層，具有優(yōu)異的耐磨損、耐高溫、耐熱鋁鋅液腐蝕能力，在連續(xù)熱鍍鋁鋅機組上使用時間為18~29天，降低了生成和維修成本，提高了鍍鋁鋅帶鋼質(zhì)量。
文檔編號C04B41/00GK1793048SQ200510030979
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者翟長生, 呂和平, 王俊, 萬曉隆, 孫寶德 申請人:上海交通大學