耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002]世界范围内钢铁工业最重要的贸易领域是热镀锌板带，其所经过的生产处理工艺包括:酸洗、连续退火、锌锅热浸镀锌和化学处理，这些产品的绝大多数应用于汽车工业、特别是轿车壳体，建筑业以及家用电器。
[0003]连续热镀锌锅通常由一根沉没辊和两根稳定辊组成，其中沉没辊是一个被动转向辊，两根稳定辊在锌钢带出锌锅前被动夹持带钢避免其出锌锅后的抖动，辊子的轴承部分由轴套和衬套构成，靠两者之间的滑动摩擦实现辊体转动，借助于锌液系统中辊子传输顺利实现带钢在锌锅中的进出；在液态锌锅中腐蚀、磨损、高温和高机械力等同时作用于传动部件上导致主要部件损伤，这里最关键的是取决于锌液中辊子的轴衬套系统的稳定工作。
[0004]近些年钴基合金基于其化学性质难溶于锌液被用于制作轴衬套材料，但其物理性质特别是较差的润滑性能不能满足使用需求，为了增加轴衬套系统的润滑性能，曾经采用过向锌锅中加入大约0.15 - 0.2wt%.的方法，但由于近些年来环境方面的法规约束，采用这种方法已经大为减少。在现代化企业随着产量的急剧增加，带钢速度和张力大为增加，导致轴套轴瓦的使用寿命大为降低。日本专利JP03094984A采用等离子堆焊在不锈钢基体上堆焊钴基合金制作轴衬套，但存在焊道接缝处耐蚀性能下降等问题。中国ZL02155185.5采用高速火焰喷涂制备FeAl金属间化合物底层、FeAl-氧化物陶瓷的混合层以及氧化物陶瓷层，制备了由三层构成的梯度结构涂层，具有较好的耐熔蚀与耐磨损性能，然而，由于涂层具有本征的层状结构导致涂层内存在贯穿性的孔隙或裂纹，金属液可能到达FeAl表面导致FeAl容易被锌液熔蚀，同时，涂层与基体之间主要是机械结合，不能满足轴套和轴瓦工作时重载的工况需求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法，本方法制备的涂层致密、结合良好，同时具有较高的耐熔蚀性能与耐磨损性能，并与锌液具有较低的浸润特性，确保了锌液中辊子的稳定、可靠工作，提高了热镀锌板带生产质量和效率。
[0006]为解决上述技术问题，本发明耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法包括如下步骤: 步骤一、对基体进行喷砂预处理；
步骤二、采用镍基合金粉末以超音速喷涂或冷喷涂工艺在基体上喷涂打底结合层；步骤三、在FeAl固溶合金粉末中加入钛酸钾陶瓷粉末，以超音速喷涂或冷喷涂工艺在打底结合层上喷涂表面工作层；
步骤四，在惰性气体保护和500°C?1100°C温度条件下，对基体的涂层进行热处理，使涂层与基体之间形成冶金结合，使表面工作层的FeAl合金转化为金属间化合物，喷涂态层状结构消失，并使涂层表面形成均匀致密的α -Α1203膜。
[0007]进一步，所述镍基合金粉末的组分为重量百分比0.02?0.60% C、10.0?16%Cr、2.5 ?5.5% Β、2.0 ?5.0% S1、l.0 ?3.0% Cu、l.0 ?3.0% Mo,2.0 ?5.0% Fe，余量为Ni和其它杂质。
[0008]进一步，所述FeAl固溶合金粉末中Fe与A1的原子配比为30:70?50:50。
[0009]进一步，所述钛酸钾陶瓷粉末的添加量为FeAl固溶合金粉末体积总量的0?30%。
[0010]进一步，所述惰性气体为氮气。
[0011]进一步，所述钛酸钾陶瓷粉末的粒度为0.5?45 μ m。
[0012]进一步，所述打底结合层的厚度为0.05?0.15mm,所述表面工作层的厚度为
0.5 ~ 2.5mmο
由于本发明耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法采用了上述技术方案，即本方法首先采用超音速或冷喷涂工艺先后将镍基合金粉末沉积在基体表面形成一定厚度的结合底层，将FeAl固溶合金粉末以及钛酸钾陶瓷粉末组成的复合粉末沉积在结合底层表面形成工作层，然后进行热处理，通过热扩散使涂层内部FeAl合金固溶体转化生成金属间化合物并连接涂层内部的粒子间界面，使涂层内部粒子之间的结合得到增强，形成结合良好、性能优异的金属间化合物涂层，并使涂层表面形成均匀致密的α_Α1203薄膜。本方法制备的涂层致密、结合良好，同时具有较高的耐熔蚀性能与耐磨损性能，并与锌液具有较低的浸润特性，确保了锌液中辊子的稳定、可靠工作，提高了热镀锌板带生产质量和效率。
【具体实施方式】
[0013]本发明耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法包括如下步骤:
步骤一、对基体进行喷砂预处理；
步骤二、采用镍基合金粉末以超音速喷涂或冷喷涂工艺在基体上喷涂打底结合层；步骤三、在FeAl固溶合金粉末中加入钛酸钾陶瓷粉末，以超音速喷涂或冷喷涂工艺在打底结合层上喷涂表面工作层；
步骤四，在惰性气体保护和500°C?1100°C温度条件下，对基体的涂层进行热处理，使涂层与基体之间形成冶金结合，使表面工作层的FeAl合金转化为金属间化合物，喷涂态层状结构消失，并使涂层表面形成均匀致密的α -Α1203膜。
[0014]进一步，所述镍基合金粉末的组分为重量百分比0.02?0.60% C、10.0?16%Cr、2.5 ?5.5% Β、2.0 ?5.0% S1、l.0 ?3.0% Cu、l.0 ?3.0% Mo,2.0 ?5.0% Fe，余量为Ni和其它杂质。
[0015]进一步，所述FeAl固溶合金粉末中Fe与A1的原子配比为30:70?50:50。
[0016]进一步，所述钛酸钾陶瓷粉末的添加量为FeAl固溶合金粉末体积总量的0?30%。
[0017]进一步，所述惰性气体为氮气。
[0018]进一步，所述钛酸钾陶瓷粉末的粒度为0.5?45 μ m。
[0019]进一步，所述打底结合层的厚度为0.05?0.15mm,所述表面工作层的厚度为
0.5 ~ 2.5mmο
[0020]实施例1:
将轴套不锈钢基材加工到堆焊前要求尺寸，对基体进行喷砂预处理，预热至150°C，底层镍基粉末成分重量百分比为:0.10% CU2% Cr,3.5% Si,4.5% BU.0% Mo,2.0% Fe、2.0% Cu，工作层粉末将Fe、A1按照原子比1:1进行配比再加入体积分数为20%、粒度为15 μ m的钛酸钾粉末并充分混合均匀。采用HVOF喷涂制备底层厚度0.15mm,工作层厚度2mm的合金复合结构涂层，在N2气保护和1000°C条件下对涂层进行热处理，使其转化为FeAl-K2Ti6014复合结构且与基体冶金结合涂层，后随炉缓冷，机械加工至设计尺寸。
[0021]实施例2:
将轴瓦不锈钢基材内孔加工到堆焊前要求尺寸，炉内预热至180°C，底层镍基粉末成分重量百分比为:0.12% C