耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法与流程

本发明涉及材料表面改性领域，尤其涉及一种耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法。

背景技术：

热镀锌板具有良好的耐蚀性能、加工成形性、焊接性及涂装性，目前正越来越广泛地替代其他冷轧涂层板在汽车、建筑和家电等行业中应用，同时，用户对热镀产品的质量要求也越来越高，而锌锅内设备的技术性能是影响热镀产品质量和产量的主要因素，连续热镀锌沉没辊、稳定辊的长寿命、稳定运行，一直是连续热镀锌带钢生产所追求的目标。

连续热镀锌锅辊通常由一根沉没辊和两根稳定辊组成，辊子的轴承部分由轴套和衬套构成，依靠两者之间的滑动摩擦实现辊体转动，在液态锌锅中，高温腐蚀和高机械力等同时作用于传动部件上，导致主要的传动部件损伤，连续热镀工艺关键是取决于锌液中辊子的轴衬套系统的稳定工作。

在现代化企业中，随着连续热镀锌机组效率的提高，带钢速度和张力大为增加，同时，由于锌液中的zn、al与带钢带入的铁屑与空气中的氧气发生反应，形成硬质锌渣颗粒，而通常沉没辊的轴套与衬套之间存在一定的空隙，当一定尺寸的锌渣颗粒被带入轴衬套之间时，会明显加快轴衬套的损伤，造成沉没辊抖动，影响带钢的热镀锌质量，导致轴套、衬套的使用寿命大为降低，提高生产成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法，本方法使轴套同时具有较高的耐熔蚀性能和耐磨损性能，能够满足高速重载热镀锌机组的使用需求，有效提高带钢的热镀锌质量，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤一、对轴套基体进行机加工至喷涂前尺寸，并除油和喷砂预处理；

步骤二、采用热喷涂方式在轴套基体上制备打底结合层，打底结合层材料为钴基合金粉末，其重量百分比为:0.6～1.2％c、15～20％cr、2.0～3.0％si、1.5～2.5％b、10.0～15.0％ni，余量为co和其它杂质；

步骤三、采用热喷涂方式在打底结合层表面制备工作涂层，工作涂层材料为钴基硬质合金粉末,其重量百分比为:0.10～2.6％c、10～20％cr、0～35％w、0～25％mo、2.0～3.0％si、1.5～3.0％b、5.0～15.0％ni，余量为co和其它杂质；

步骤四、对打底结合层和工作涂层进行1000～1200℃热处理，使打底结合层和工作涂层与轴套基体之间形成冶金结合，喷涂态层状结构消失，轴套基体表面形成均匀致密的耐腐蚀、耐磨损的保护涂层。

进一步，对轴套基体表面的保护涂层进行机械加工，使表面形成呈现左旋螺纹或右旋螺纹分布的沟槽结构。

进一步，所述热喷涂方式为等离子喷涂方式或超音速喷涂方式。

进一步，所述打底结合层的厚度为0.25～0.30mm，所述工作涂层的厚度为1.0～3.5mm。

由于本发明耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法采用了上述技术方案，即本方法对轴套基体进行预处理后采用热喷涂方式将conicrbsi粉末沉积在不锈钢轴套基体表面形成打底结合层，随后将一定厚度的conicrwmobsi粉末沉积在结合层表面形成工作涂层，然后进行热处理，通过热扩散使涂层与基体之间以及涂层内部粒子之间的结合得到增强，形成结合良好、性能优异的硬质合金涂层，从而具有耐熔蚀和优异耐磨损等综合性能；经过热处理使得结合层组织分别向基体和工作涂层扩散，使得涂层形成整体冶金结合构造，可以承受强应力负荷的冲击；最后对轴套表面进行机加工，形成表面分布左旋螺纹或右旋螺纹沟槽结构。本方法使轴套同时具有较高的耐熔蚀性能和耐磨损性能，能够满足高速重载热镀锌机组的使用需求，有效提高带钢的热镀锌质量，降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为采用本制备方法得到的保护涂层示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明耐熔融金属腐蚀、磨损的轴套保护涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤一、对轴套基体1进行机加工至喷涂前尺寸，并除油和喷砂预处理；

步骤二、采用热喷涂方式在轴套基体1上制备打底结合层2，打底结合层2材料为钴基合金粉末，其重量百分比为:0.6～1.2％c、15～20％cr、2.0～3.0％si、1.5～2.5％b、10.0～15.0％ni，余量为co和其它杂质；

步骤三、采用热喷涂方式在打底结合层2表面制备工作涂层3，工作涂层3材料为钴基硬质合金粉末,其重量百分比为:0.10～2.6％c、10～20％cr、0～35％w、0～25％mo、2.0～3.0％si、1.5～3.0％b、5.0～15.0％ni，余量为co和其它杂质；

步骤四、对打底结合层2和工作涂层3进行1000～1200℃热处理，使打底结合层2和工作涂层3与轴套基体1之间形成冶金结合，喷涂态层状结构消失，轴套基体1表面形成均匀致密的耐腐蚀、耐磨损的保护涂层；

优选的，对轴套基体1表面的保护涂层进行机械加工，使表面形成呈现左旋螺纹或右旋螺纹分布的沟槽31结构。

优选的，所述热喷涂方式为等离子喷涂方式或超音速喷涂方式。

优选的，所述打底结合层2的厚度为0.25～0.30mm，所述工作涂层3的厚度为1.0～3.5mm。

本方法同样适用于衬套保护涂层的制备，其中轴衬套基材与辊体及辊架不锈钢材料相一致，以降低或消除在装配和使用过程中产生的应力，方便两者之间的结合；conicrbsi合金形成打底结合层，具有较好的耐液态金属腐蚀性能，实现了涂层与基体形成完全的冶金结合，同时其硬度介于基体金属与工作涂层之间，有利于降低涂层的整体应力，在热处理作用充分时有利于与基体界面的相互润湿，涂层与基体形成完全的冶金结合，涂层韧性较好；conicrwmobsi工作涂层经过热处理后结合性能提高，能够满足高负载工作需求，同时具有良好的耐磨损和抗液态金属腐蚀性能。轴套表面通过机械加工，使左右两个轴套表面分别呈现左旋螺纹和右旋螺纹的沟槽分布，有利于轴套在使用过程中排出锌渣，降低轴套的腐蚀磨损，延长其使用寿命，减少机组停机频次，有效提高机组生产效率；同时，轴套左右对称的沟槽结构，在运转时还有对中功能，防止辊体跑偏，保证设备平稳运行。

以下是给出的具体实施例，需要说明的是，这些实施例是本方法较优的例子，用于本领域的技术人员理解本方法，但本方法并不局限于这些实施例。

实施例1：

将轴套不锈钢基材加工到喷涂前要求尺寸，对基体进行除油和喷砂预处理，预热至150℃，打底结合层钴基粉末成分重量百分比为：0.5％c、17％cr、2.0％si、2.5％b、12％ni；工作涂层粉末成分重量百分比为：2.5％c、12％cr、35％w、2.5％si、2.0％b、15％ni；采用hvof喷涂制备打底结合层厚度0.25mm，工作涂层厚度3.5mm的合金复合结构保护涂层，在n2气保护和1080℃条件下对保护涂层进行热处理，使复合结构合金保护涂层与基体实现冶金结合，后随轴套表面机械加工成左或右螺旋沟槽结构至设计尺寸。

实施例2：

将轴套不锈钢基材加工到喷涂前要求尺寸，炉内预热至180℃，打底结合层镍基粉末成分重量百分比为：0.60％c、14％cr、2.8％si、2.2％b、8.0％ni；工作涂层粉末成分重量百分比为：0.15％c、12％cr、20％mo、2.3％si、1.6％b、6％ni；采用等离子喷涂制备打底结合层厚度0.30mm，工作涂层厚度1.5mm的合金复合结构保护涂层，在n2气保护和1020℃条件下对保护涂层进行热处理，使复合结构合金保护涂层与基体实现冶金结合，后随轴套表面机械加工成左或右螺旋沟槽结构至设计尺寸。