一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法与流程

本发明涉及热喷涂涂层技术领域，具体涉及一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法。

背景技术：

热镀锌技术是防止钢铁材料在自然环境中腐蚀的最经济有效的方法，经热镀锌处理的钢铁构件在大气、海水、土壤等腐蚀环境中都有着优良的耐蚀性。目前，钢铁企业的带钢热浸镀机组大都采用沉没辊装置，完全沉浸在熔融锌铝熔液中的沉没辊受到锌液强烈的腐蚀，直接影响镀锌钢板的表面质量，同时会降低企业的生产效率、提高生产成本。利用热喷涂技术在沉没辊表面制备耐腐蚀涂层是目前钢铁行业最普遍的做法，获得广泛应用的涂层材料有wc-12co和wc-wb-co等，采用的工艺一般是超音速火焰喷涂。为了提高超音速喷涂耐融锌腐蚀涂层(wc-12co或wc-wb-co)的耐腐蚀性能，需要将涂层中的粘结相co转变为金属陶瓷相(co3w3c或cowb等)，因此wc-12co涂层主要由碳化钨和三元碳化物组成，wc-wb-co制备的涂层主要由碳化钨、硼化钨和三元硼化物组成，这些都属于脆性相，易产生裂纹。现有工艺过程为采用超音速火焰喷涂制备涂层，然后刷涂含有硼酸、铬酸的封孔剂，静置晾干，预热一定温度后，进入融锌池中工作。

在实际应用中，涂层失效的主要原因是锌液渗入涂层中的微裂纹或缺陷后在熔融液体张力的反复作用下，促使涂层微裂纹或缺陷扩展，形成贯穿裂纹。锌液沿贯穿性裂纹腐蚀钢基体，从而造成涂层整体失效。因此控制裂纹的扩展，避免形成贯穿裂纹可以提高涂层的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，有效的解决现有技术中涂层使用过程中产生的贯穿性裂纹问题。

所述工艺方法包括：将涂层材料喷涂至辊件的表层形成涂层，然后将带有涂层的辊件置于400℃～450℃的温度下保温2～5小时后，在室温环境中冷却，并重复升温、冷却1～3次。

其中，所述涂层为wc-12co或wc-wb-co涂层。

其中，所述涂层的厚度为0.2～0.4mm。

优选的，采用超音速火焰喷涂制备所述涂层。

其中，所述升温的速率为10～40℃/小时，优选为23℃～35℃，进一步优选为30℃～35℃。

其中，所述封孔剂由体积比为1：0.8～1.2的硼酸溶液和铬酸溶液混合获得；所述硼酸溶液的浓度为0.7～1mol/l；所述铬酸溶液的浓度为0.7～1mol/l。

本发明优选的，所述保温的温度为440℃～450℃，时间为3.8～4.2小时。

进一步优选的，以30℃～35℃的升温速率，升温至440℃～450℃，然后保温3.8～4.2小时。

所述工艺方法在喷涂涂层和进一步处理带有涂层的辊件后，还包括刷涂封孔剂。

优选的，刷涂封孔剂后进一步包括干燥。干燥后即可用于耐熔融锌液腐蚀。

优选的，刷涂了封孔剂的辊件经干燥后，先置于350～450℃的环境中预热3～5小时，再放入锌熔池中。

其中，所述干燥为常规方式的干燥，如自然晾干，或者在80℃的条件下烘干。

本发明提供一种优选方案，所述工艺方法，具体为：

将涂层材料喷涂至辊件的表层形成wc-12co或wc-wb-co涂层；以10～40℃/小时的升温速率，将带有涂层的辊件置于400℃～450℃的温度下保温2～5小时后，在室温环境中冷却，并重复升温、冷却1～3次；然后再刷涂封孔剂，干燥即可。

本发明提供一种更为优选的方案，所述工艺方法，具体为：

将涂层材料喷涂至辊件的表层形成wc-12co或wc-wb-co涂层；以30℃～35℃/小时的升温速率，将带有涂层的辊件置于440℃～450℃的温度下保温3.8～4.2小时后，在室温环境中冷却，并重复升温、冷却1～3次；然后再刷涂封孔剂，干燥即可。

本发明所述的工艺方法采用预制微裂纹，缓释了涂层应力，避免了使用过程中新裂纹的产生，采用封孔剂对裂纹进行处理，避免熔融锌液沿裂纹扩展腐蚀基体，提高了涂层的使用寿命。

附图说明

图1实施例1实施后涂层剖面的示意图；

图2实施例1实施后涂层剖面的微裂纹放大后的示意图；

图3为对比例4未采用本发明涂层工艺失效时的剖面图；

图中：1、涂层；2、基体；3、预制的微裂纹；4、封孔剂；5、贯穿裂纹。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，具体为：

1)采用超音速火焰喷涂工艺在沉没辊表面制备wc-wb-co涂层，涂层厚度0.3mm；

2)将带涂层的辊件置于加热炉中，以25℃/小时以下的升温速率，加热至450℃，保温2.5小时；取出，室温中冷却，重复该步骤两次；

3)然后刷涂封孔剂，晾干；

其中，所述封孔剂由体积比为1：1的硼酸溶液和铬酸溶液混合获得；所述硼酸溶液的浓度为0.7mol/l；所述铬酸溶液的浓度为1mol/l。

4)使用时，加热至400℃，保温3小时，然后进入熔融锌液中。

采用本实施例制备的耐蚀涂层，涂层使用寿命可由原来的14天提高至21天。

图1为本实施例实施后涂层剖面的示意图；

图2为本实施例实施后涂层剖面的微裂纹放大后的示意图；由该图可知，封孔剂对裂纹尖端有封闭作用。

采用预制微裂纹，缓释了涂层应力，避免了使用过程中新裂纹的产生，这个新裂纹是指贯穿性的裂纹，采用封孔剂对裂纹进行处理，避免熔融锌液沿裂纹扩展腐蚀基体，没有封孔剂，熔融锌液会把微裂纹迅速变成贯穿裂纹；由此可见，封孔剂可进一步提高了涂层的使用寿命。

实施例2

本实施例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，具体为：

1)采用超音速火焰喷涂工艺在沉没辊表面制备wc-12co涂层，涂层厚度0.3mm；

2)将带涂层的辊件置于加热炉中，以35℃/小时以下的升温速率，加热至450℃，保温5小时；取出，室温中冷却，重复该步骤两次；

3)然后刷涂封孔剂，在80℃加热炉中烘干；

其中，所述封孔剂由体积比为1：1的硼酸溶液和铬酸溶液混合获得；所述硼酸溶液的浓度为1mol/l；所述铬酸溶液的浓度为0.7mol/l。

4)使用时，加热至400℃，保温3小时，然后进入熔融锌液中。

采用本实施例制备的耐蚀涂层，涂层使用寿命可由原来的14天提高至24天。

实施例3

本实施例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，具体为：

1)采用超音速火焰喷涂工艺在沉没辊表面制备wc-12co涂层，涂层厚度0.3mm；

2)将带涂层的辊件置于加热炉中，以40℃/小时以下的升温速率，加热至400℃，保温4小时；取出，室温中冷却，重复该步骤两次；

3)然后刷涂封孔剂，自然晾干；

其中，所述封孔剂由体积比为1：1的硼酸溶液和铬酸溶液混合获得；所述硼酸溶液的浓度为1mol/l；所述铬酸溶液的浓度为1mol/l。

4)使用时，加热至400℃，保温3小时，然后进入熔融锌液中。

采用本实施例制备的耐蚀涂层，涂层使用寿命可由原来的14天提高至24天。

对比例1

本对比例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，与实施例1的区别仅在于，升温速率为45℃/小时。

涂层使用寿命为12天。

对比例2

本对比例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，与实施例1的区别仅在于，保温的温度为380℃。

涂层使用寿命为12天。

对比例3

本对比例提供一种提高耐熔锌腐蚀涂层寿命的工艺方法，与实施例1的区别仅在于，不重复升温、冷却步骤。

涂层使用寿命为14天。

对比例4

不采用本发明的工艺方法，将辊件直接使用。

如图3所示，辊件使用13天后，出现了明显的贯穿裂纹；由此可见，没有使用本发明所述的工艺方法，会造成明显的不良后果。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。