沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法
【专利摘要】沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法属于熔融态覆层材料喷镀【技术领域】，尤其涉及一种应用于沉没辊和稳定辊表面的高送粉率抗高温腐蚀、耐磨损涂层的喷涂方法。该方法按以下步骤进行：工件的预处理、喷涂作业、涂层表面清理、粗糙度调整、封孔处理、动平衡试检验、检验包装。喷涂时粉末利用率高，送粉率达到45%，涂层与基体的结合情况良好，结合强度≥70MPa；喷涂WC基涂层时，喷涂后的WC颗粒氧化分解少，同时粘结相Co也有益于涂层内颗粒间的结合，补充涂层韧性方面的不足，涂层硬度HV1≥1050，保证涂层具有较高硬度和良好的韧性；涂层喷涂后的封孔处理，进一步填充涂层内的孔隙，孔隙率低于0.5%，防止腐蚀介质通过涂层孔隙进入腐蚀工件。
【专利说明】沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法
【技术领域】
[0001]本发明属于熔融态覆层材料喷镀【技术领域】，涉及一种超音速火焰的喷涂方法，尤其涉及一种应用于沉没辊和稳定辊表面的高送粉率抗高温腐蚀、耐磨损涂层的喷涂方法。
【背景技术】
[0002]连续热镀锌生产线上的沉没辊和稳定辊，长期工作在500°C的熔融锌液中，受到锌金属溶液的强烈腐蚀和渗透，辊面容易产生点蚀、蚀坑而变得粗糙，辊子损耗十分明显，需要经常更换，增加生产成本，影响生产效率。为了改善和提高该类辊的表面性能和使用寿命，目前常用的方法是利用热喷涂技术，在其表面热喷一层结合牢、防腐蚀、耐磨的涂层。缺陷是:热喷涂层不可避免存在大量孔隙，导致致密性差，这些孔隙的存在为锌的扩散提供了扩散通道，涂层与基体间结合力差、易脱落；喷涂时喷涂材料氧化分解率高，粉末利用率低。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法，降低孔隙率，提高致密性，增强涂层与基体间结合力，有效减少喷涂时喷涂材料的氧化分解，提高喷涂材料粉末利用率。
[0004]沉没辊和稳定辊表面涂 层的喷涂方法，按以下步骤进行:
1、工件的预处理:取出已加工成品符合要求的沉没辊或稳定辊，辊子长度为1900mm，直径为Φ760~800mm，对其需要喷涂的部位表面进行喷涂前表面处理，采用车削加工或磨削加工方法以获得清洁、符合喷涂工艺要求的表面质量Ral.6~0.8，如发现表面有凹坑、麻点等缺陷，进行补焊修复，然后再次进行精车或磨削加工。喷砂处理，以利于获得涂层与基体之间牢固的结合力，喷砂后Ra2~3.5。
[0005]2、喷涂作业:将预处理完成的工件固定在专用的夹具上，喷涂前工件空转预热至120~250°C，选用喷涂材料为WC-12%Co粉，采用超音速喷涂设备，紧接着进行喷涂，喷涂结束后工件继续空转缓冷，防止变形，喷涂工艺参数控制范围如下:
1)氧气流量为750~950L/m ；
2)载气流量为2X(5~7) L/m;
3)燃料流量为20~25L/h ；
4)燃烧室压力为0.8~1.0MPa ；
5)喷射距离为300~350mm；
6)辊子水平转动，转动速度为35~45rpm ；
7)喷枪左右移动，移动速度为3~4.5mm/s ；
8)喷涂层数为15~25,每遍完成后间歇5min,再进行下一遍喷涂；
3、涂层表面清理、粗糙度调整:工件喷涂完成后，涂层在空气中冷却并进行表面处理，羽布抛光机清除表面粘附裸粒，调整表面粗糙度达Ra3.5~5，同时初步测量涂层的厚度；
4、封孔处理:将封孔剂均匀涂刷于涂层表面，置于加热炉中进行加热固化处理，加热炉固化加热温度为400°C~500°C，保温1.5~3小时；
5、动平衡试检验:在动平衡机上按图纸设计要求对辊体动平衡状态进行测量并修正，以符合图纸设计要求；
6、检验包装:动平衡检验结束后即可进行产品最终检验及包装。
[0006]本发明进一步改进，所述步骤2中的喷涂材料为WC_12%Co粉，按重量百分比(％)该喷涂材料由下列组分组成:Co 11~13，C 3.5~4.5，Fe ( 0.2，其余为W，粉末粒度(Mm)15 ~45。
[0007]与现有技术相比，优点是喷涂时粉末利用率高，送粉率达到45%，涂层与基体的结合情况良好，结合强度> 70MPa，保证应用时有着较高的抗剥落性；喷涂WC基涂层时，喷涂后的WC颗粒氧化分解少，同时粘结相Co也有益于涂层内颗粒间的结合，补充涂层韧性方面的不足，涂层硬度HV1 ^ 1050，保证涂层具有较高硬度和良好的韧性，为涂层的抗磨损性提供益处；涂层喷涂后的封孔处理，进一步填充涂层内的孔隙，孔隙率低于0.5%，防止腐蚀介质通过涂层孔隙进入腐蚀工件。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0009]图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明中喷 涂WC-12%Co涂层的截面金相图片；
图3是本发明中喷涂WC-12%Co涂层的截面维氏压痕金相图片；
图4是本发明中WC-12%Co涂层封孔后的截面金相图片；
图5是本发明中WC-12%Co涂层XRD图谱；
图6是本发明中WC-12%Co涂层高温摩擦磨损曲线图；
图7是本发明中涂层磨损后的SEM和能谱图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0011]实施例1如图1所示，沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法按以下步骤进行:
1、工件的预处理:选用基体工件尺寸为Φ782mmX1900 mm的沉没辊对其需要喷涂的部位表面进行喷涂前表面处理，采用车削加工或磨削加工方法以获得清洁、符合喷涂工艺要求的表面质量Ral.0，如发现表面有凹坑、麻点等缺陷，进行补焊修复，然后再次进行精车或磨削加工，喷砂处理，以利于获得涂层与基体之间牢固的结合力，喷砂后Ra2.5 ；
2、喷涂作业:将预处理完成的工件固定在专用的夹具上，喷涂前工件空转预热至1200C，选用喷涂材料为WC-12%Co粉，采用超音速喷涂设备，紧接着进行喷涂，喷涂结束后工件继续空转缓冷，防止变形，喷涂工艺参数如下:
1)氧气流量为822L/m；
2)载气流量为2X6L/m;
3)燃料流量为22.5L/h ；
4)燃烧室压力为0.92MPa ；
5)喷射距离为320mm；6)辊子水平转动，转动速度为42rpm；
7)喷枪左右移动，移动速度为3.4mm/s ；
8)喷涂层数为16，每遍完成后间歇5min，再进行下一遍喷涂；
3、涂层表面清理、粗糙度调整:工件喷涂完成后，涂层在空气中冷却并进行表面处理，羽布抛光机清除表面粘附裸粒，调整表面粗糙度达Ra4.0，同时初步测量涂层的厚度；
4、封孔处理:将封孔剂均匀涂刷于涂层表面，置于加热炉中进行加热固化处理，加热炉固化加热温度为400°C，保温3小时；
5、动平衡试检验:在动平衡机上按图纸设计要求对辊体动平衡状态进行测量并修正，以符合图纸设计要求；
6、检验包装:动平衡检验结束后即可进行产品最终检验及包装。喷涂工艺参数列于表I中，检验结果列于表2中。
[0012]步骤2中的喷涂材料为WC_12%Co粉，按重量百分比(％)该喷涂材料由下列组分组成:Co 11 ~13，C 3.5 ~4.5，Fe ( 0.2，其余为 W，粉末粒度(Mm) 15 ~45。
[0013]实施例2选用基体工件尺寸为Φ 796 mmX 1900 mm的辊子，同实施例1方法进行处理，喷涂工艺参数列于表1中，检验结果列于表2中。
[0014]实施例3选用基体工件尺寸为Φ 765 mmX 1900 mm的辊子，同实施例1方法进行处理，喷涂工艺参数列于表1中，检验结果列于表2中。
[0015]表1实施例工艺参数
【权利要求】
1.沉没辊和稳定辊表面涂层的喷涂方法，其特征在于按以下步骤进行: (1)、工件的预处理:取出已加工成品符合要求的沉没辊或稳定辊，辊子长度为1900mm，直径为Φ 760~800mm，对其需要喷涂的部位表面进行喷涂前表面处理，采用车削加工或磨削加工方法以获得清洁、符合喷涂工艺要求的表面质量Ral.6~0.8，如发现表面有凹坑、麻点等缺陷，进行补焊修复，然后再次进行精车或磨削加工。喷砂处理，以利于获得涂层与基体之间牢固的结合力，喷砂后Ra2~3.5 ; (2)、喷涂作业:将预处理完成的工件固定在专用的夹具上，喷涂前工件空转预热至120~250°C，选用喷涂材料为WC-12%Co粉，采用超音速喷涂设备，紧接着进行喷涂，喷涂结束后工件继续空转缓冷，防止变形，喷涂工艺参数控制范围如下: 1)氧气流量为750~950L/m ； 2)载气流量为2X(5~7) L/m; 3)燃料流量为20~25L/h ； 4)燃烧室压力为0.8~1.0MPa ；
5)喷射距离为300~350mm； 6)辊子水平转动，转动速度为35~45rpm ； 7)喷枪左右移动，移动速度为3~4.5mm/s ； 8)喷涂层数为15~25,每遍完成后间歇5min,再进行下一遍喷涂； (3)、涂层表面清理、粗糙度调整:工件喷涂完成后，涂层在空气中冷却并进行表面处理，羽布抛光机清除表面粘附裸粒，调整表面粗糙度达Ra3.5~5，同时初步测量涂层的厚度； (4)、封孔处理:将封孔剂均匀涂刷于涂层表面，置于加热炉中进行加热固化处理，加热炉固化加热温度为400°C~500°C，保温1.5~3小时； (5)、动平衡试检验:在动平衡机上按图纸设计要求对辊体动平衡状态进行测量并修正，以符合图纸设计要求； (6 )、检验包装:动平衡检验结束后即可进行产品最终检验及包装。
【文档编号】C23C4/12GK103741090SQ201310651677
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】李国徽, 张世宏, 胡小红 申请人:马鞍山马钢表面工程技术有限公司, 马钢(集团)控股有限公司