本發(fā)明涉及沉沒(méi)輥的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沉沒(méi)輥多元合金涂層及其制備和噴涂方法。

背景技術(shù)：

連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上的沉沒(méi)輥和穩(wěn)定輥由于長(zhǎng)期工作在500℃的熔融鋅液中，受到鋅金屬溶液的強(qiáng)烈腐蝕和滲透，輥面容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕、蝕坑而變得粗糙，嚴(yán)重影響輥面的平整度，進(jìn)而影響鍍鋅板的表面質(zhì)量；同時(shí)鋼帶由輥面帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)35～40m/s，因此引發(fā)摩擦磨損，輥?zhàn)訐p耗十分明顯，需要經(jīng)常更換，增加生產(chǎn)成本，影響生產(chǎn)效率。為了改善和提高該類輥的表面性能和使用壽命，目前常用的方法是利用熱噴涂技術(shù)，在其表面熱噴一層結(jié)合牢、防腐蝕、耐磨的涂層。缺陷是：熱噴涂層不可避免存在大量孔隙，導(dǎo)致致密性差，這些孔隙的存在為鋅的擴(kuò)散提供了擴(kuò)散通道，涂層與基體間結(jié)合力差、易脫落；噴涂時(shí)噴涂材料氧化分解率高，粉末利用率低。

除腐蝕和滲透失效外，具有涂層結(jié)構(gòu)的沉沒(méi)輥還面臨因涂層與基體結(jié)合不良而引起的剝落等失效形式。當(dāng)涂層與基體存在氣泡、夾渣、分層，常會(huì)在正常磨損失效之前，引發(fā)表面裂紋或表面剝落等失效。由于沉沒(méi)輥在自身殘余拉應(yīng)力以及循環(huán)熱應(yīng)力影響下，涂層結(jié)合強(qiáng)度以及涂層表面成分均勻性不足引起沉沒(méi)輥涂層材料抗熱沖擊性能欠佳。有時(shí)，在實(shí)際制造沉沒(méi)輥過(guò)程中，涂層材料與基體結(jié)合不良時(shí)往往出現(xiàn)微裂紋，微裂紋在循環(huán)熱應(yīng)力條件下發(fā)生蔓延擴(kuò)展，以致發(fā)生剝落，甚至輥身斷裂。因此，涂層材料選擇以及制備工藝是非常重要的影響因素。

美國(guó)rutger大學(xué)的sadangi等人利用“噴霧干燥→還原分解→氣相碳化”工藝制備了粒度為0.6μm的cr3c2粉末(參見(jiàn)r.k.sadangi，l.e.mccandlish，b.h.kear，p.seegopaul.synthesisandcharacterizationofsubmicronvanadiumandchromiumcarbidegraingrowthinhibitors.advancesinpowdermetallurgy&particularmaterials，1998：p9-p15)。其工藝過(guò)程為：首先制備含cr的前驅(qū)體溶液，然后進(jìn)行噴霧干燥，再將噴霧干燥的粉末進(jìn)行熱解，將熱解后的產(chǎn)物用ch4/h2混合氣體進(jìn)行氣相碳化。該方法存在的主要問(wèn)題是工藝較復(fù)雜，并且制得的碳化鉻粉末的粒度偏大，不能滿足碳化鉻粉末在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用。

經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)：cn103741090a，公開(kāi)日：2014.04.23，公開(kāi)了一種耐沉沒(méi)輥和穩(wěn)定輥表面涂層的噴涂方法，屬于熔融態(tài)覆層材料噴鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于沉沒(méi)輥和穩(wěn)定輥表面的高送粉率抗高溫腐蝕、耐磨損涂層的噴涂方法。該方法按以下步驟進(jìn)行：工件的預(yù)處理、噴涂作業(yè)、涂層表面清理、粗糙度調(diào)整、封孔處理、動(dòng)平衡試檢驗(yàn)、檢驗(yàn)包裝。噴涂時(shí)粉末利用率高，送粉率達(dá)到45％；噴涂wc基涂層時(shí)，噴涂后的wc顆粒氧化分解少，同時(shí)粘結(jié)相co也有益于涂層內(nèi)顆粒間的結(jié)合，補(bǔ)充涂層韌性方面的不足，涂層硬度hv1≥1050，保證涂層具有較高硬度和良好的韌性；涂層噴涂后的封孔處理，進(jìn)一步填充涂層內(nèi)的孔隙，孔隙率低于0.5％，防止腐蝕介質(zhì)通過(guò)涂層孔隙進(jìn)入腐蝕工件。但該發(fā)明采用wc/co結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度不高，很容易因應(yīng)力變化而發(fā)生剝落而失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在沉沒(méi)輥輥面容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕、蝕坑而變得粗糙以及膜層和基體結(jié)合度不高造成使用壽命短等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種沉沒(méi)輥多元合金涂層及其制備和噴涂方法。它通過(guò)優(yōu)化多元合金涂層成分及分布，具有良好的耐鋅液腐蝕、耐磨損性能，并達(dá)到了提高粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層的結(jié)合強(qiáng)度的目的。

2.技術(shù)方案

鋅液腐蝕沉沒(méi)輥的機(jī)理是：fe與zn在高溫環(huán)境中發(fā)生溶解反應(yīng)，生成fezn化合物，變成渣料進(jìn)入鋅液中，進(jìn)而在輥面產(chǎn)生磨料磨損。磨損的機(jī)理主要包括磨料磨損、塑性變形、脆性斷裂及脫落。影響磨損失效的主要因素是磨料與沉沒(méi)輥基體顯微硬度的比值、材料的機(jī)械性能等。在鋅液腐蝕以及磨損的雙重作用下，沉沒(méi)輥表面金屬不斷溶解，且微粒不斷與輥身分離，工作層變薄，輥身直徑變小，硬度和耐磨性同步下降，當(dāng)輥身直徑和硬度下降到最小允許值時(shí)，即達(dá)到失效。除磨蝕磨損失效外，具有涂層結(jié)構(gòu)的沉沒(méi)輥還面臨因涂層與基體結(jié)合不良而引起的剝落以及因涂層結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致的鋅液浸入、涂層開(kāi)裂等失效形式。當(dāng)涂層結(jié)構(gòu)存在較大氣孔，甚至微裂紋，且與基體熱應(yīng)力較大時(shí)，常會(huì)在正常腐蝕磨損失效之前，引發(fā)表面涂層開(kāi)裂或表面剝落等失效。

基于材料多元合金強(qiáng)化理論并充分考慮涂層與沉沒(méi)輥基層物化性能(膨脹系數(shù)、彈性模量)匹配特征，結(jié)合沉沒(méi)輥文獻(xiàn)調(diào)研及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析，本發(fā)明對(duì)涂層材料選擇與設(shè)計(jì)不僅要考慮涂層材料工作性能，如耐磨損、耐高溫氧化以及耐腐蝕等性能，因沉沒(méi)輥處于循環(huán)冷熱交變應(yīng)力作用，為防止因涂層剝落而引發(fā)的材料失效，結(jié)合強(qiáng)度以及涂層與沉沒(méi)輥基層物化性質(zhì)(膨脹系數(shù)等)相匹配是需要重點(diǎn)考量的因素。

因此，沉沒(méi)輥涂層材料制備的重點(diǎn)是控制涂層材料與鋅液的接觸，使其不互溶、不潤(rùn)濕，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制涂層的孔隙率，避免鋅液浸入，與基體材料發(fā)生反應(yīng)，此外，涂層與基體材料應(yīng)保證冶金結(jié)合，以避免因熱震而引起的涂層剝落等失效形式。因此，對(duì)于沉沒(méi)輥而言，涂層材料以及制備工藝的選擇與優(yōu)化至為重要。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種沉沒(méi)輥多元合金涂層，由內(nèi)向外依次為沉沒(méi)輥基層、過(guò)渡層和工作層，所述過(guò)渡層為nicraly噴涂層，在沉沒(méi)輥基層噴涂nicraly作為金屬粘結(jié)層即過(guò)渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒(méi)輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，以減小由工作層和沉沒(méi)輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒(méi)輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；所述工作層為nicr-cr3c2復(fù)合涂層，nicr合金具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，與鋅液不相溶、不潤(rùn)濕，能夠解決沉沒(méi)輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問(wèn)題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒(méi)輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效，從而解決了本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述nicraly噴涂層厚度為50～100μm；所述nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為200～500μm，根據(jù)不同配比和噴涂方法調(diào)節(jié)厚度。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，nicraly噴涂層中，cr含量為10～30％，al含量為0～7％；y含量為1～3％，al、cr可以抑制合金層的氧化，但過(guò)高al量會(huì)帶來(lái)額外的脆性，ni與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層表面形成微冶金結(jié)合，從而提高粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層的結(jié)合強(qiáng)度，y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度；所述nicr-cr3c2復(fù)合涂層中，cr3c2含量為70～80％，nicr為20～30％，這兩個(gè)百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性，其中cr3c2含量多為80％，nicr為20％，后續(xù)通過(guò)耐磨性等表征方法的檢測(cè)，可以證明是最佳比例。

一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的制備方法，其中，所述cr3c2的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體置于蒸餾水或去離子水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入模具中壓制成型呈前驅(qū)體；壓制后呈塊狀，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入急凍空間中進(jìn)行急凍；急凍的目的是在盡可能短的時(shí)間里讓流體凍結(jié)，重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體攪拌均勻后迅速定位，以防止塊狀流體由于密度的不同而分層，造成后續(xù)凍干處理后鉻源和碳源的分布不均，而造成碳化反應(yīng)不均衡的不良后果；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干后的塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會(huì)發(fā)生變化，而且，凍干過(guò)程中，重鉻酸銨粉體在低溫下干燥過(guò)程中發(fā)生下列反應(yīng)：

(nh4)2cr2o7(s)＝cr2o3(s)+n2↑+4h2o(2-1)

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，隨著溫度的升高，碳逐漸將鉻的高價(jià)氧化物還原成鉻的低價(jià)氧化物，位置固定的碳源和其周圍位置也相對(duì)固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級(jí)的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實(shí)現(xiàn)制得粒度均勻的納米級(jí)的碳化鉻的目的；

3cr2o3(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co(2-2)；

3(nh4)2cr2o7(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co+12h2o+3n2↑(2-3)(整體反應(yīng)過(guò)程)。

進(jìn)一步的制備方法，步驟一中，重鉻酸銨和納米碳黑粉體的配比為1：(0.17～0.21)，以防止碳源或鉻源過(guò)多的殘留；蒸餾水或去離子水用量為：粉體總重的55％～60％，對(duì)于重鉻酸銨和納米碳黑粉體的均勻混合來(lái)說(shuō)，是適宜的流體成型狀態(tài)范圍；步驟二中急凍溫度為-100～-140℃，時(shí)間為30～150min，以達(dá)到迅速和徹底形成塊狀體的效果；步驟四中，升溫至900～1200℃進(jìn)行碳化還原。

進(jìn)一步的制備方法，步驟三中，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持30～40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至80～85℃/min，保持50～60分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至50～65℃/min，保持80～200分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

凍干過(guò)程中，保持物料的相對(duì)低溫狀態(tài)，防止反應(yīng)過(guò)于強(qiáng)烈而導(dǎo)致反應(yīng)不均勻；

一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，后噴砂處理，提高噴膜的附著力；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂，由于本發(fā)明的多元合金涂層中的各種成分，均能夠制得納米級(jí)的粒度，因此，用hvof(超音速噴涂)方法進(jìn)行噴涂，效果更加明顯，制得的合金涂層附著力更強(qiáng)，涂層的孔隙率更小。

進(jìn)一步的噴涂方法，前處理中，打磨使用800#～1000#砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；噴砂處理使用粒徑為0.1～0.5mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力＞0.8mpa，噴砂距離為80～100mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40～70μm。

進(jìn)一步的噴涂方法，hvof方法中：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：1900～2000scfh；煤油流量：20～21lph；送粉速度為：4.5～5.5rpm；噴涂距離360～380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：1800～1900scfh；煤油流量：22～23lph；送粉速度為：4.5～5.5rpm；噴涂距離360～380mm。

進(jìn)一步的噴涂方法，還包括步驟3)：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為900～1000w，掃描速度為550～600mm/min，光斑大小10×3mm。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層，在沉沒(méi)輥基層噴涂nicraly作為金屬粘結(jié)層即過(guò)渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒(méi)輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，以減小由工作層和沉沒(méi)輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒(méi)輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；nicr合金還具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，與鋅液不相溶、不潤(rùn)濕，能夠解決沉沒(méi)輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問(wèn)題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒(méi)輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效，從而解決了本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題；

(2)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層，可以根據(jù)不同涂層成分配比和噴涂方法調(diào)節(jié)不同的涂層厚度，以適應(yīng)不同規(guī)格的沉沒(méi)輥，通用性強(qiáng)；

(3)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層，膜層成分配比的限定，al、cr可以抑制合金層的氧化，但過(guò)高al量會(huì)帶來(lái)額外的脆性，ni與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層表面形成微冶金結(jié)合，從而提高粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層的結(jié)合強(qiáng)度，al含量為0～7％的限定兼顧了兩方面的因素，y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度；而al含量7％的涂層，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，效果更佳；cr3c2含量為70～80％，nicr為20～30％，這兩個(gè)百分比范圍限定的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性，其中cr3c2含量多為80％，nicr為20％，后續(xù)通過(guò)耐磨性等表征方法的檢測(cè)，可以證明是最佳比例；

(4)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的制備方法，尤其是cr3c2的凍干工藝制備方法，凍干后的前驅(qū)塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會(huì)發(fā)生變化，位置固定的碳源和其周圍位置也相對(duì)固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級(jí)的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實(shí)現(xiàn)制得粒度均勻的納米級(jí)的碳化鉻的目的；

(5)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層的制備方法，凍干工藝的使用，使重鉻酸銨和納米碳黑粉體的配比限定范圍可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行盡量精確的確定，避免了過(guò)多的雜質(zhì)，能夠防止碳源或鉻源過(guò)多的殘留而影響膜層質(zhì)量；

(6)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層的制備方法，凍干過(guò)程中，加熱板溫度的范圍限定，能夠保持物料的相對(duì)低溫狀態(tài)(低于加熱板溫)，防止反應(yīng)過(guò)于強(qiáng)烈而導(dǎo)致反應(yīng)不均勻；

(7)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層的噴涂方法，用hvof方法進(jìn)行噴涂，由于本發(fā)明的多元合金涂層中的各種成分，均能夠制得納米級(jí)的粒度，因此，用hvof(超音速噴涂)方法進(jìn)行噴涂，效果更加明顯，制得的合金涂層附著力更強(qiáng)，涂層的孔隙率更小；

(8)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層的噴涂方法，噴涂前處理以及噴涂中的各種工藝參數(shù)，均是發(fā)明人結(jié)合本發(fā)明制得的納米級(jí)粉料，在進(jìn)行了各種數(shù)據(jù)采集、分析、總結(jié)等創(chuàng)造性勞動(dòng)的基礎(chǔ)上獲得，制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到80mpa以上，硬度達(dá)到1200hv以上，孔隙率1％以下，使用壽命較常規(guī)wc-co涂層提高1倍以上，小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)際工作，使用壽命超過(guò)25天；而且，在硬度試驗(yàn)：nicr/cr3c2-20nicr涂層由界面至面層表面，顯微硬度逐步升高，最高達(dá)1363.3hv；

(9)本發(fā)明的一種沉沒(méi)輥多元合金涂層的噴涂方法，激光重熔工藝可使涂層與基材形成冶金結(jié)合，其合金層的金相組織均有細(xì)密的針狀或枝狀的共晶組織，提高了金屬原子的親和力，進(jìn)而進(jìn)一步提高了涂層與基材結(jié)合程度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的沉沒(méi)輥多元合金涂層放大后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例中對(duì)比例的nicr/wc-co涂層橫截面顯微硬度分布圖；

圖3為本發(fā)明的nicraly/cr3c2-20nicr涂層橫截面顯微硬度分布圖；

圖4為涂層截面顯微硬度分布統(tǒng)計(jì)圖；

圖5為本發(fā)明中的噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例10中的陳列式噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、多組噴嘴；2、壓縮空氣進(jìn)口管道；3、氣體壓力調(diào)節(jié)閥；4、漿料通道。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述(注：如未特別注明，實(shí)施例中含量表示為重量含量)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，如圖1所示，由內(nèi)向外依次為沉沒(méi)輥基層、過(guò)渡層和工作層，所述過(guò)渡層為nicral噴涂層；所述工作層為nicr-cr3c2復(fù)合涂層。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicral納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉；

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，后噴砂處理；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層及其制備和噴涂方法，在沉沒(méi)輥基層噴涂nicral作為金屬粘結(jié)層即過(guò)渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒(méi)輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，以減小由工作層和沉沒(méi)輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒(méi)輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；nicral合金還具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，能夠解決沉沒(méi)輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問(wèn)題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒(méi)輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效，從而解決了本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同之處在于：過(guò)渡層為nicraly噴涂層。ni可以與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層形成微冶金結(jié)合，而y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度，從而提高粘結(jié)底層與沉沒(méi)輥基層的結(jié)合強(qiáng)度。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為50μm，cr含量為10％，al含量為4％；y含量為3％，ni含量為83％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為200μm，cr3c2含量為70％，nicr為30％，這個(gè)百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.17的配比置于粉體總重55％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；壓制后呈塊狀，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-100℃急凍空間中進(jìn)行急凍150min；急凍的目的是在盡可能短的時(shí)間里讓流體凍結(jié)，重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體攪拌均勻后迅速定位，以防止塊狀流體由于密度的不同而分層，造成后續(xù)凍干處理后鉻源和碳源的分布不均；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，板溫控制在100℃以下，凍干后的塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會(huì)發(fā)生變化，而且，凍干過(guò)程中，重鉻酸銨粉體在低溫下干燥過(guò)程中發(fā)生下列反應(yīng)：

(nh4)2cr2o7(s)＝cr2o3(s)+n2↑+4h2o(2-1)

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，隨著溫度的升高，碳逐漸將鉻的高價(jià)氧化物還原成鉻的低價(jià)氧化物，位置固定的碳源和其周圍位置也相對(duì)固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級(jí)的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實(shí)現(xiàn)制得粒度均勻的納米級(jí)的碳化鉻的目的；

3cr2o3(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co(2-2)(碳化反應(yīng))；

3(nh4)2cr2o7(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co+12h2o+3n2↑(2-3)(整體反應(yīng)過(guò)程)；

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用800#～1000#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.1mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.0mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1900scfh；煤油流量：20lph；送粉速度為：4.5rpm；噴涂距離360mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1800scfh；煤油流量：22lph；送粉速度為：4.5rpm；噴涂距離360mm。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層，經(jīng)檢測(cè)：

涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到89mpa；

涂層硬度分析：采用維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，硬度達(dá)到1200hv以上，

涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過(guò)清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對(duì)膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測(cè)得孔隙率0.77％；

涂層使用壽命檢測(cè)：在小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)際工作，使用壽命超過(guò)20天。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為100μm，cr含量為30％，y含量為3％，ni含量為67％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為500μm，cr3c2含量為75％，nicr為25％，這個(gè)百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷也具有較好的互熔性。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicr納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.21的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用2mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為3cm，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-140℃急凍空間中進(jìn)行急凍30min；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持30分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持60分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至50℃/min，保持200分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，30分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持30分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持40分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫20分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持10分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實(shí)現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級(jí)的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測(cè)，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用1000#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.5mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.2mpa，噴砂距離為100mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz70μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicry的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：2000scfh；煤油流量：21lph；送粉速度為：5.5rpm；噴涂距離380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：1900scfh；煤油流量：23lph；送粉速度為：5.5rpm；噴涂距離380mm。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層，經(jīng)檢測(cè)：

涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到97mpa；

涂層硬度分析：采用維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，硬度達(dá)到1300hv以上，

涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過(guò)清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對(duì)膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測(cè)得孔隙率0.87％；

涂層使用壽命檢測(cè)：在小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)際工作，使用壽命超過(guò)28天。

檢測(cè)時(shí)，發(fā)明人還研究了涂層在500℃(每隔10min淬火一次)高溫條件下的熱震性能，nicr/cr3c2-25nicr涂層經(jīng)50余次循環(huán)而不發(fā)生剝落。

強(qiáng)度試驗(yàn)：采用e-7膠作為粘結(jié)劑，固化后開(kāi)展拉伸實(shí)驗(yàn)，以0.1mm/min速率拉伸，拉伸強(qiáng)度為97.5mpa時(shí)，粘結(jié)試樣發(fā)生斷裂，斷裂面為膠結(jié)層內(nèi)，表明涂層結(jié)合強(qiáng)度大于97.5mpa。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為75μm，cr含量為20％，al含量為5％；y含量為2％，ni含量為75％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為300μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.19的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.2mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2cm，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-120℃急凍空間中進(jìn)行急凍80min；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至85℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至55℃/min，保持120分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實(shí)現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級(jí)的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測(cè)，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.25mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.0mpa，噴砂距離為90mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz50μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層，經(jīng)檢測(cè)：

涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到103.6mpa；

涂層硬度分析：采用維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，硬度達(dá)到1350hv以上，

涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過(guò)清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對(duì)膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測(cè)得孔隙率0.87％；

使用壽命評(píng)價(jià)方法：依據(jù)高溫鋅液腐蝕實(shí)驗(yàn)。課題試制一臺(tái)高溫鋅液腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置，沉沒(méi)輥試樣可置于鋅液中轉(zhuǎn)動(dòng)，以模擬實(shí)際服役環(huán)境。將對(duì)比涂層分別進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，核算涂層的使用時(shí)間?；蛟跅l件允許情況下，在小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)際工作，使用壽命超過(guò)25天(目前沉沒(méi)輥使用周期約為8～12天)

檢測(cè)時(shí)，發(fā)明人還研究了涂層在500℃(每隔10min淬火一次)高溫條件下的熱震性能，nicr/cr3c2-25nicr涂層經(jīng)60余次循環(huán)而不發(fā)生剝落。

強(qiáng)度試驗(yàn)：采用e-7膠作為粘結(jié)劑，固化后開(kāi)展拉伸實(shí)驗(yàn)，以0.1mm/min速率拉伸，拉伸強(qiáng)度為107.5mpa時(shí)，粘結(jié)試樣發(fā)生斷裂，斷裂面為膠結(jié)層內(nèi)，表明涂層結(jié)合強(qiáng)度大于107.5mpa。

實(shí)施例6

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicral噴涂層厚度為85μm，cr含量為20％，ni含量為72.5％，al含量為7％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為350μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicral納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.20的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.4mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2.5cm，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-110℃急凍空間中進(jìn)行急凍90min；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持35分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至60℃/min，保持100分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實(shí)現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級(jí)的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測(cè)，顆粒尺寸大約為30-35nm之間，粒度差距較小。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.15mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

步驟3)：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為900w，掃描速度為550mm/min，光斑大小10×3mm。

對(duì)比試驗(yàn)：nicr/wc-co涂層，粒度、厚度及工藝參數(shù)相同，制得的nicr/wc-co涂層，采用金相顯微硬度分析，如圖2所示，由界面至面層表面，硬度為236.5、271.5、361.2、525.4、608.7、844.7。

本實(shí)施例的多元合金涂層采用金相顯微硬度分析，如圖3所示，由界面至面層表面，硬度為253.4、334.1、751.2、1004.4、1122.9、1363.3。

兩種涂層截面硬度多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集整理結(jié)果如圖4所示，可以看出，本發(fā)明的nicr/cr3c2-20nicr涂層由界面至面層表面，顯微硬度逐步升高，最高達(dá)1363.3hv。

強(qiáng)度試驗(yàn)：采用e-7膠作為粘結(jié)劑，固化后開(kāi)展拉伸實(shí)驗(yàn)，以0.1mm/min速率拉伸，拉伸強(qiáng)度為115.0mpa時(shí)，粘結(jié)試樣發(fā)生斷裂，斷裂面為膠結(jié)層內(nèi)，表明涂層結(jié)合強(qiáng)度大于115.0mpa。

實(shí)施例7

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為75μm，cr含量為20％，ni含量為78％，al含量為1％，y含量為1％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為300μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.18的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.1mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為3cm，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-130℃急凍空間中進(jìn)行急凍100min；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至85℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至55℃/min，保持120分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實(shí)現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級(jí)的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測(cè)，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.20mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為95mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz60μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層，經(jīng)檢測(cè)：

涂層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到104.2mpa；

涂層硬度分析：采用維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，硬度達(dá)到1310hv以上，

涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過(guò)清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對(duì)膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測(cè)得孔隙率1.37％；

涂層使用壽命檢測(cè)：在小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)際工作，使用壽命超過(guò)30天。

實(shí)施例8

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為85μm，cr含量為20％，ni含量為72.5％，al含量為5.5％，y含量為2.0％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為450μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：

步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.20的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.4mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2.5cm，以方便進(jìn)行急凍；

步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-110℃急凍空間中進(jìn)行急凍90min；

步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉(cāng)中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：

a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持35分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；

b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；

c、后期，板溫降溫至60℃/min，保持100分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。

步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉(cāng)冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實(shí)現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級(jí)的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測(cè)，顆粒尺寸大約為30-35nm之間，粒度差距較小。

本實(shí)施例一種沉沒(méi)輥的多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：

步驟1)前處理：將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行打磨，用無(wú)水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒(méi)輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級(jí)清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.15mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；

步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：

nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；

步驟3)：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為1000w，掃描速度為550mm/min，光斑大小10×3mm。

實(shí)施例9

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層及其制備和噴涂方法，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例8，不同和改進(jìn)之處在于：噴槍噴嘴采用如圖5所示的多組噴嘴1的結(jié)構(gòu)，噴涂效率高，噴涂均勻；多組噴嘴1固定于截面呈手電筒狀的漿料通道4外開(kāi)的喇叭口端，漿料通道4頸部外開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口管道2，并由氣體壓力調(diào)節(jié)閥3調(diào)節(jié)壓力。

步驟3)：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為900w，掃描速度為600mm/min，光斑大小10×3mm。

實(shí)施例10

本實(shí)施例的沉沒(méi)輥多元合金涂層及其制備和噴涂方法，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例9，不同和改進(jìn)之處在于：步驟3)：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為950w，掃描速度為580mm/min，光斑大小10×3mm。

如圖5所示，錐型入口具有一定集束作用，喉管設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)漿料的沖蝕能力，同時(shí)也可以使其在噴槍噴嘴截面上的分布更為均勻。多噴嘴設(shè)計(jì)采用如圖6所示的陣列式噴槍噴嘴，漿體經(jīng)磨液泵抽取進(jìn)入管道，在進(jìn)入噴槍噴嘴前，壓縮氣流由頸部進(jìn)入，產(chǎn)生邊界層的紊流擴(kuò)散作用，將與磨液泵抽取的漿料發(fā)生能量及動(dòng)量交換，可以使混合漿料分布分為均勻。陣列式噴槍噴嘴可以減小混合區(qū)(類似于喉管)長(zhǎng)度，并使噴射沖蝕保持相對(duì)一致性。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。