专利名称：一种钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法
技术领域：
本发明涉及一种在金属材料表面采用熔融态复层材料进行喷涂的方法，特别是一种钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法。
钢铁冶金行业中的轧钢生产线所使用的轧辊、导卫轮及导卫板运行于十分恶劣的高温和磨损工况环境中，如高速线材机其轧制速度超过100米/秒，受热最高工作温度达1000～1100℃。由于轧辊及导卫轮的磨损失效，造成更换频繁，因此研究既耐高温又耐磨损的材料，是轧钢行业亟待解决的问题之一。目前在国内，由于没有新型高温耐磨材料问世，而常使用纯粹的耐高温合金钢和单纯的耐磨材料。前者虽然具有良好的耐高温性能，但耐磨性不够；后者则虽然具有很高的室温耐磨性能，但随着工作温度的提高，其耐磨性又迅速下降，从而导致材料的过早失效。在国际上，工业化国家非常重视钢铁材料的研究与开发，日本在1997年启动的“超级钢计划”，就是开发相当于现有钢铁材料两倍强度和寿命的STX-21新型钢铁材料和超高纯度铁；但目前，有关高温耐磨材料的研究报导则很少，对该类材料的研究，往往采用高洁净度、超微细化的优质合金钢，通过对耐磨材料的微合金化、热处理和特殊的表面处理技术来提高耐热耐磨材料的综合性能。通常采用的表面处理技术有喷涂、表面热处理、表面化学处理、气相沉积、激光表面处理等，不一而足。总之，国外在轧辊、导卫轮材质的研究、开发与生产方面尚处在方兴未艾阶段。
本发明的目的，乃是提供一种特别适于用来制造和修复轧辊、导卫轮等的一种钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法。
本发明的解决方案如下。其工艺流程是(1)喷涂表面预处理先采用清洗剂对经预机加工成的工件钢基基体表面进行洁净度清洗，至能有效提高涂层结合强度为止，清洗完毕后，基体表面采用吹砂粗化方法进一步粗化，其目的是进一步除去基体上的污染物，使被涂层表面裸露出新鲜金属表面，有利于涂层与基体的牢固结合；(2)过渡层喷涂吹砂处理后，在基体表面喷涂一层镍包铝粉作为过渡层，本工序的目的是在底层与基件表面间形成显微冶金结合；(3)工作层喷涂采用等离子喷涂设备将成分比为Co∶WC＝15～25％∶85～75％的钴/碳化钨粉呈熔融态喷涂于基体上，使基体表面形成硬质合金涂层；(4)扩散退火即在保护性气氛下700～750℃，保温10小时，进行扩散退火，其目的是使涂层与基体界面的原子相互扩散，以形成良好的界面结合力；(5)精加工采用磨削方法进行涂层表面加工，经磨削后的涂层表面光洁。
本发明方法采用特有的过渡层喷涂和先进的等离子喷涂技术，在具有良好的韧性和价廉的钢基材上，涂复镍包铝粉过渡层和钴/碳化钨粉硬质合金耐磨涂层，可用于钢铁冶金行业中轧辊、导卫轮等的制造和修复，最大限度地提高其耐磨性能。该方法具有工艺流程短、生产效率高、成本低的特点。它所加工出来的涂层致密、界面结合强度高，涂层显微硬度为633.7HV0.1，室温硬度为65HRA，室温下磨擦磨损失重在75N负荷下为77mg。
实施例选用45号钢作为导卫轮坯料，预机加工成导卫轮；采用XS清洗剂对经预机加工成的导卫轮表面进行洁净度清洗；清洗完毕后，对导卫轮基体表面采用吹砂粗化方法进一步粗化，使被涂层表面裸露出新鲜金属表面，吹砂采用60～80目的氧化铝砂，吹砂压力为0.14～0.28MPa，吹砂后应尽快喷涂，其间隔时间不得超过2小时；吹砂处理后，在基体表面喷涂一层镍包铝粉作为过渡层，过渡层厚度最好在0.1～0.2mm，实际中一般以盖满待喷涂表面为准，一次喷完为佳；随后，采用型号为ZXG-500GY的硅整流等离子喷涂电源将成分比为Co∶WC＝20％∶80％的钴/碳化钨粉呈熔融态喷涂于基体上，并采用如下优化的工艺参数钴/碳化钨粉未粒子的粒度范围为-140～325目，涂层粉未的送粉速度为25～35g/min，喷涂电源电压为80V、电流为400A，喷涂距离为150±10mm，喷涂角度为60～80°，喷涂层厚度≥1.2mm，为导卫轮精加工留有加工余量0.2mm，因此导卫轮涂层净厚度≥1.0mm，但一般有1.0mm也就可以了；接下来进行扩散退火，扩散退火制度是在保护性气氛下720℃～750℃，保温10小时；最后是采用磨削方法对涂层进行表面精加工，使涂层表面光洁。
权利要求
1.一种钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法，其特征在于，其工艺流程包括(1)喷涂表面预处理，先采用清洗剂对经预机加工成的工件钢基基体表面进行洁净度清洗，清洗完毕后，基体表面采用吹砂粗化方法进一步粗化；(2)过渡层喷涂吹砂处理后，在基体表面喷涂一层镍包铝粉作为过渡层；(3)工作层喷涂采用等离子喷涂设备将成分比为Co∶WC＝15～25％∶85～75％的钴/碳化钨粉呈熔融态喷涂于基体上，使基体表面形成硬质合金涂层；(4)扩散退火即在保护性气氛下700～750℃，保温10小时，进行扩散退火；(5)精加工采用磨削方法进行涂层表面加工，经磨削后的涂层表面光洁。
2.根据权利要求1所述的钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法，其特征在于，吹砂采用60～80目的氧化铝砂，吹砂压力为0.14～0.28MPa，
3.根据权利要求1所述的钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法，其特征在于，在过渡层喷涂工序中，过渡层厚度为0.1～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法，其特征在于，在工作层喷涂工序中，钴/碳化钨粉未粒子的粒度范围为-140～325目，涂层粉未的送粉速度为25～35g/min，喷涂电源电压为80V、电流为400A，喷涂距离为150±10mm，喷涂角度为60～80°，喷涂层厚度≥1.2mm。
全文摘要
本发明是一种钢基表面耐磨复合涂层的涂复方法,其工艺流程包括:(1)喷涂表面预处理:用清洗剂清洗和进行吹砂粗化;(2)过渡层喷涂:喷涂一层镍包铝粉为过渡层;(3)工作层喷涂:采用等离子喷涂设备将钴/碳化钨粉呈熔融态喷涂;(4)扩散退火:扩散退火制度是在保护性气氛下700～750℃,保温10小时;(5)精加工:采用磨削方法加工涂层表面。该方法具有工艺流程短、生产效率高、成本低的特点,加工出来的涂层致密,界面结合强度高,耐磨性好。可用于钢铁冶金行业中轧辊、导卫轮等的制造和修复,最大限度地提高其耐磨性能。
文档编号C23C4/10GK1339616SQ0011362
公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月17日 优先权日2000年8月17日
发明者甘卫平, 陈欠根, 周建明, 张勇, 陈为哲, 陈晓青 申请人:湖南省高程科技有限公司