專利名稱：金屬－陶瓷氧化物涂層材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于所有鋼廠中冷軋鋼板連續(xù)退火爐、連續(xù)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)線以及硅鋼生產(chǎn)線中高爐爐段爐輥的預(yù)保護(hù)覆膜涂層粉末材料，尤指在1100℃左右高溫下，具有抗氧化、耐腐蝕及耐磨損的金屬-陶瓷氧化物涂層材料。
背景技術(shù)：
目前，在國內(nèi)外爐輥噴涂常采用以下幾種工藝技術(shù)采用等離子噴涂氧化物，例如Al2O3、Al2O3-TiO2、ZrO-Y2O3、Cr2O3等，其特點(diǎn)是抗高溫、耐蝕耐磨性能好，其缺點(diǎn)是涂層氣孔率高(≥3％)；涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度較低(30-60MPa)；涂層耐急冷急熱性較差，因而實(shí)用性較差。
采用超音速噴涂NiCr-Cr2C3或Co-WC粉，此類涂層雖然結(jié)合強(qiáng)度高(≥70MPa)、涂層氣孔率低(≤1％)，但耐高溫性能不足，其中NiCr-Cr3C2涂層最高限制使用溫度為815℃，而Co-WC涂層只能適合530℃以下使用。除上述二種類型涂層外，在國外也有采用爆炸噴涂金屬-氧化物陶瓷涂層，其典型代表是CoCrAlY+Al2O3，MCrAlY+SiO2-ZrO2等。這類涂層抗高溫氧化、腐蝕性能很好，但不足之處是在高溫下，爐輥表面易產(chǎn)生結(jié)瘤，且耐磨性稍差，在使用壽命上也有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種旨在1100℃左右高溫下，具有抗氧化、耐腐蝕(熱腐蝕)、耐磨損和抗結(jié)瘤性能好的金屬-陶瓷氧化物涂層材料，采用爆炸噴涂的工藝方法，制備致密的高質(zhì)量高溫爐輥涂層。
本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下一種金屬—陶瓷氧化物涂層材料，該材料組分包含如下組分，以下均為重量百分比Al2O350～85；ZrO2-Y2O35～20；CrB5～25；Cr2O32～10。
上述該材料應(yīng)用于冷軋鋼板連續(xù)退火爐、連續(xù)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)線以及硅鋼生產(chǎn)線中高爐爐段爐輥的預(yù)保護(hù)覆膜涂層的應(yīng)用。
本發(fā)明的涂層基體金屬材料，在經(jīng)過充分試驗(yàn)、分析比較CoCrAlY、CoNiCrAlY、NiCoCrAlY和CoCrAlTaY等高溫材料基礎(chǔ)上，選擇并適當(dāng)調(diào)整化學(xué)組成的CoCrAlTaY作為本發(fā)明涂層基體金屬。
CoCrAlTaY化學(xué)組成如下(％)

化學(xué)組成中，Co是保證高溫強(qiáng)度必需元素，Cr和Al提供抗高溫氧化和熱腐蝕性能，Y作為一個(gè)活性元素有利于提高涂層自身結(jié)合強(qiáng)度。Ta和C的復(fù)合添加作用，在于將涂層經(jīng)800-1000℃熱處理后形成TaC硬質(zhì)相彌散析出，一方面顯著提高金屬基體本身硬度和耐磨性，另一方面具有阻擋Cr、Al向涂層表面擴(kuò)散作用，從而有延長涂層使用壽命作用。
本發(fā)明的機(jī)械合成陶瓷氧化物的確定，機(jī)械合成陶瓷氧化物有利于進(jìn)一步提高涂層在高溫下耐磨、耐蝕和抗結(jié)瘤性能。本發(fā)明合成物為混合的陶瓷氧化物和硼化物。
混合物組成如下(重量百分比，％)

在涂層中，混合物復(fù)合添加總量為10～35％(重量百分比)。
本發(fā)明采用爆炸噴涂的工藝方法，在爆炸槍體內(nèi)，高壓燃爆氣體溫度可達(dá)4800℃(超音速噴涂焰流的溫度僅2800℃左右)，其沖擊波壓力達(dá)600Mpa，燃爆焰流速度可達(dá)2500M/S以上(與超音速噴涂焰流速度相當(dāng))；由于爆炸噴涂槍管長達(dá)1米，因此粉末在焰流中飛行時(shí)間比超音速或等離子噴涂更長。正因?yàn)槿绱?，只要合理控制工藝參?shù)，不同熔點(diǎn)和不同比重的混合粉末，均能被充分地加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，并隨沖擊波撞擊在工件表面形成致密的高質(zhì)量涂層。
具體實(shí)施例方式通過下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例可以進(jìn)一步清楚地了解本發(fā)明，但它們不是對(duì)本發(fā)明的限定。
本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步性具體的體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面實(shí)施例1

實(shí)施例2

實(shí)施例3

涂層及其基本特性如表所示。


由表可知，本發(fā)明采用爆炸噴涂機(jī)械合成金屬——陶瓷氧化物，可獲得涂層氣孔隙≤1.5％、結(jié)合強(qiáng)度≥70Mpa高質(zhì)量致密涂層，經(jīng)熱處理后，涂層室溫硬度≥1100HV，在1100℃下具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能。
本發(fā)明先后測試噴涂高溫爐輥數(shù)百根，最長運(yùn)行時(shí)間以達(dá)一年半，經(jīng)廠方檢驗(yàn)，涂層表面基本完好，無明顯結(jié)瘤現(xiàn)象，仍可繼續(xù)使用。根據(jù)爐輥表面粗糙度減小情況，使用壽命至少可達(dá)到三年以上。
實(shí)施例4將采用美國Drever公司的Ni-Al合金涂層的高溫爐輥外表。在2003年5月熱處理爐進(jìn)入熱調(diào)試，并在6月轉(zhuǎn)入了邊生產(chǎn)邊調(diào)試階段，9月份發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的鋼板下有粘鋼，檢查后發(fā)現(xiàn)高溫爐輥有十幾根有明顯的粘鋼結(jié)瘤現(xiàn)象，有幾根的表面涂層已局部脫落。
后使用本發(fā)明的涂層材料將兩根改進(jìn)噴涂后爐輥，于2003年10月15日裝入爐內(nèi)。
2004年3月8日對(duì)高溫爐輥進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)原Drever公司噴涂的爐輥有90％有大面積的粘鋼結(jié)瘤，另有30％的爐輥涂層已大面積剝落。而采用本發(fā)明的噴涂的兩根爐輥使用接近1年時(shí)間外表還是非常，無明顯的粘鋼結(jié)瘤現(xiàn)象，更無涂層脫落現(xiàn)象。
實(shí)施例5將數(shù)根高溫爐輥使用報(bào)廢后，采用本發(fā)明的噴涂后重新修復(fù)，于2004年2月10日投入使用，至9月10日使用情況反饋，爐輥使用完好無涂層脫落現(xiàn)象，無明顯的粘鋼結(jié)瘤現(xiàn)象。
對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明人的設(shè)計(jì)思路和范圍也可作各種變化和修正是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種金屬-陶瓷氧化物涂層材料，其特征在于該材料組分包含如下組分，以下均為重量百分比Al2O350～85；ZrO2-Y2O35～20；CrB 5～25；Cr2O3 2～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-陶瓷氧化物涂層材料，其特征在于，該材料應(yīng)用于冷軋鋼板連續(xù)退火爐、連續(xù)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)線以及硅鋼生產(chǎn)線中高爐爐段爐輥的預(yù)保護(hù)覆膜涂層的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于所有鋼廠中冷軋鋼板連續(xù)退火爐、連續(xù)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)線以及硅鋼生產(chǎn)線中高爐爐段爐輥的預(yù)保護(hù)覆膜涂層粉末材料，尤指在1100℃左右高溫下，具有抗氧化、耐腐蝕及耐磨損的金屬－陶瓷氧化物涂層材料。其材料組分包含包括Al
文檔編號(hào)C21D9/46GK1757682SQ20041006693
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月9日
發(fā)明者張明洋 申請人:上海君山表面技術(shù)工程有限公司