專利名稱：自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層鋼板的制備方法，具體涉及一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法。屬表面工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的熱噴涂技術(shù)制備的涂層為不均勻的層狀多孔結(jié)構(gòu)。與鑄件和鍛件的均質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度和界面結(jié)合強(qiáng)度低得多(約為其1/3)。其原因是1、基體溫度低，一般不高于200~300℃。熔融的金屬、陶瓷或金屬陶瓷所具有的能量(包括熱能和動(dòng)能)不足以克服原子間的勢(shì)壘，達(dá)到形成晶內(nèi)結(jié)合的程度。
2、熔滴溫度低，高溫持續(xù)時(shí)間短。
3、壓力不足。近年來爆炸噴涂、超音速噴涂、高能電子束等技術(shù)的出現(xiàn)和逐步完善，較好地改善了涂層的結(jié)構(gòu)與性能，使涂層質(zhì)量有較大提高。但大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，僅僅依靠噴涂工藝和調(diào)整噴涂材料等措施來提高涂層的機(jī)械性能是十分有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)噴涂后高溫作用時(shí)間長(zhǎng)，粉末熔化充分，并能夠立即軋制致密化，進(jìn)而顯著提高涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度及界面結(jié)合強(qiáng)度的自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，其特征在于在熱軋生產(chǎn)線上的熱軋鋼板進(jìn)入軋輥前，熱噴涂自蔓延金屬陶瓷梯度涂層，熱噴涂后立即軋制。
本發(fā)明自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，所述的自蔓延金屬陶瓷梯度涂層的形成，是沿軋制方向前后分布多把固定的噴槍，同時(shí)噴涂含10％~80％不同比例填料Ni的Ti-C-Ni自蔓延金屬陶瓷材料，噴涂材料在噴槍出口處加熱的同時(shí)自蔓延高溫合成并助燃，隨著軋制線上鋼板的移動(dòng)，在鋼板表面形成自蔓延金屬陶瓷梯度涂層。
本發(fā)明自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，所述的自蔓延金屬陶瓷材料中Ti粉、C粉的原子比為1∶0.8~1.2。
本發(fā)明利用熱軋生產(chǎn)線上的鋼板基材上千度的高溫，大幅度提高涂敷件的基體溫度，巧妙地利用噴涂材料在噴槍出口處發(fā)生自蔓延化學(xué)放熱(1500~4000℃)反應(yīng)，動(dòng)態(tài)合成采用常規(guī)方法難以制備的、綜合性能(耐熱、耐腐蝕、耐磨、耐沖擊、降噪等)良好的金屬陶瓷梯度涂層材料。同時(shí)，利用自蔓延反應(yīng)的放熱效應(yīng)提高熱噴涂熔滴的溫度，而處于高溫狀態(tài)的鋼板基體又有助于自蔓延金屬陶瓷材料熔滴噴涂到熱軋板材后持續(xù)發(fā)生自蔓延放熱反應(yīng)，延長(zhǎng)高溫區(qū)的持續(xù)時(shí)間，使自蔓延金屬陶瓷梯度涂層材料進(jìn)入軋輥軋制時(shí)呈半固態(tài)或高溫塑性狀態(tài)，并利用軋制壓力提高涂層的致密度和涂層與鋼板基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是1、節(jié)能自蔓延反應(yīng)充分利用化學(xué)反應(yīng)本身放出的熱量，在合成過程中溫度可達(dá)1500~4000℃，如果再有外界補(bǔ)充能量則粉末溶化更充分；2、高效無需熱量從外部傳遞到物料的過程，反應(yīng)速度一般為0.1~20cm/s；3、設(shè)備小、精度高、質(zhì)量好在合成過程中，燃燒前沿溫度極高，可蒸發(fā)掉揮發(fā)性的雜質(zhì)，因而產(chǎn)物通常是高純度的。反應(yīng)后的一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物具有觸變性，流動(dòng)性好，成形設(shè)備噸位小、致密化的涂層密度高、質(zhì)量好；4、成本低原材料廉價(jià)、設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝節(jié)能、材料利用率高。
5、易于從試驗(yàn)轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)；6、自蔓延反應(yīng)產(chǎn)生的金屬陶瓷高溫性能突出、化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、韌性好；7、材料可設(shè)計(jì)可通過加入填料改性，使噴涂材料具有可設(shè)計(jì)性；8、噴涂后的快速軋制顯著提高涂層的致密度及與鋼板基體的結(jié)合強(qiáng)度。與鑄件和鍛件的均質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，涂層強(qiáng)度將由約為其1/3，提高到接近鋼板基體的強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明熱軋鋼板在線噴涂自蔓延金屬陶瓷梯度涂層后快速軋制的原理示意圖。
其中1——氧和乙炔氣體2——粉末輸送氣體3——粉末4——噴嘴5——噴涂射流6——涂層7——鋼板基體8——軋輥
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明涉及一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法。其典型的實(shí)施例是將原子比為1∶1的Ti粉、C粉和Ni粉充分混和成粉末3，由噴槍的送粉管送入，在通入管中的粉末輸送氣體2的作用下，Ti粉、C粉和Ni粉的混合物進(jìn)入噴嘴4，而后在氧-乙炔氣體1火焰熱源的作用下，發(fā)生自蔓延高溫合成反應(yīng)，使其處于熔融狀態(tài)或達(dá)到高塑性狀態(tài)后，噴射并沉積到處于熱軋濕度區(qū)間的鋼板基體7表面，熔滴噴涂到熱軋鋼板基體上之后能夠持續(xù)自蔓延反應(yīng)，延長(zhǎng)高溫區(qū)的持續(xù)時(shí)間，使自蔓延金屬陶瓷梯度涂層材料進(jìn)入軋輥軋制時(shí)呈半固態(tài)或高溫塑性狀態(tài)，在軋制壓力作用下，提高涂層密度和結(jié)合強(qiáng)度，以獲取組織性能良好的熱軋涂層鋼板。
Ti-C-Ni自蔓延金屬陶瓷梯度涂層的形成，是通過在熱軋鋼板基體前后分布多把固定的噴槍，同時(shí)分別噴涂含10％～80％不同比例填料Ni的Ti-C-Ni粉末材料，隨著軋制線上鋼板的移動(dòng)在鋼板的表面，形成Ti-C-Ni梯度涂層。
權(quán)利要求
1.一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，其特征在于在熱軋生產(chǎn)線上的熱軋鋼板進(jìn)入軋輥前，熱噴涂自蔓延金屬陶瓷梯度涂層，熱噴涂后立即軋制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，其特征在于所述的自蔓延金屬陶瓷梯度涂層的形成，是沿軋制方向前后分布多把固定的噴槍，同時(shí)噴涂含10％~80％不同比例填料Ni的Ti-C-Ni自蔓延金屬陶瓷材料，噴涂材料在噴槍出口處加熱的同時(shí)自蔓延高溫合成并助燃，隨著軋制線上鋼板的移動(dòng)，在鋼板表面形成自蔓延金屬陶瓷梯度涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，其特征在于所述的自蔓延金屬陶瓷材中Ti粉、C粉的原子比為1∶1。
全文摘要
發(fā)明涉及一種自蔓延噴涂連軋制備金屬陶瓷梯度涂層鋼板的方法，它是在熱軋生產(chǎn)線上的熱軋鋼板進(jìn)入軋輥前，熱噴涂自蔓延金屬陶瓷梯度涂層，熱噴涂后立即軋制。自蔓延金屬陶瓷梯度涂層的形成，是沿軋制方向前后分布多把固定的噴槍，同時(shí)噴涂含10％～80％不同比例填料Ni的Ti－C－Ni自蔓延金屬陶瓷材料，噴涂材料在噴槍出口處加熱的同時(shí)自蔓延高溫合成并助燃，隨著軋制線上鋼板的移動(dòng)，在鋼板表面形成自蔓延金屬陶瓷梯度涂層，并利用熱軋生產(chǎn)線上鋼板的上千度高溫及自蔓延化學(xué)放熱，使自蔓延金屬陶瓷梯度涂層材料進(jìn)入軋輥軋制前呈半固態(tài)或高溫塑性狀態(tài)，靠軋制壓力提高涂層密度和結(jié)合強(qiáng)度，在鋼板表面形成綜合性能優(yōu)良的Ti－C－Ni梯度涂層。
文檔編號(hào)B21B15/00GK1743089SQ20051004104
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者陳威, 譚殿龍, 劉禮華, 馬向平, 孫長(zhǎng)青, 張偉紅, 楊斑權(quán), 蔡偉, 孫文 申請(qǐng)人:江蘇法爾勝技術(shù)開發(fā)中心