一种铝硅线专用轴套轴瓦、制备方法及其应用与流程

本发明涉及表面，具体涉及一种铝硅线专用轴套轴瓦、制备方法及其应用。

背景技术：

1、热浸镀铝硅（alsi）涂层主要用于要求成形性、耐高温，热反射的用途，如汽车排气管、消音器、发动机隔热罩、各种换热器和光伏太阳能电池衬底等。

2、在热浸镀alsi涂层生产线（简称alsi线）中alsi锅为整个生产线工艺设备中服役工况最为恶劣的一环，这是因为镀铝硅的锅内温度（约650-700℃）高，且铝比锌活泼，在高温熔融态下对沉浸在锅内的辊类部件有着更为强烈的侵蚀作用，锅内的轴套轴瓦在高温液态熔融铝硅侵蚀下使用寿命只有2-4天，产线因需要频繁更换轴套轴瓦而无法提产增效。

3、目前铝硅线轴套轴瓦的摩擦副根据材质可分为两大类：一、合金套配套合金瓦，其耐磨耐蚀性能较差，寿命很短；二、热喷涂/激光熔覆涂层套配套陶瓷瓦（典型结构如中国发明专利申请cn202111540512.3），其耐磨耐蚀性能相对较好，最长可服役7天左右，其主要问题是由于陶瓷瓦和合金衬套之间存在较大的热膨胀系数不匹配，在服役过程中容易出现抖动、陶瓷瓦碎裂（无论是o型、两点式或三点式均存在此类问题），导致轴瓦轴套实际服役寿命极不稳定，部分轴瓦轴套上线不到1天即失效。

4、鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决目前铝硅线轴套轴瓦的耐磨耐蚀性能差，寿命很短，实际服役寿命极不稳定，部分轴瓦轴套上线不到1天即失效的问题，提供了一种铝硅线专用轴套轴瓦、制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种铝硅线专用轴套轴瓦，所述轴套轴瓦基材上的对磨部位覆盖有复合涂层，其他部位采用硅基树脂进行涂覆，所述轴套轴瓦的基材为钴基耐热合金或316l不锈钢，所述轴套对磨部位的复合涂层材料体系为cocraly/y2o3-si/sic，涂层厚度0.4~1.0mm，所述轴瓦对磨部位的复合涂层材料体系为cocraly-ysz，涂层厚度0.5~1.5mm。

3、因铝硅线锅内温度（约650-700℃）高，且铝比锌活泼，在高温熔融态下对沉浸在锅内的轴套轴瓦具有较强的腐蚀作用，所以轴瓦轴套的基材应选择具有耐热耐蚀的合金；轴套轴瓦摩擦副的选择十分重要，是决定轴套轴瓦使用寿命最重要的因素之一，但摩擦副的选取则颇为讲究：一是摩擦副在高温下均不能与熔融的al及si发生可持续的反应，二是摩擦副均需耐700℃左右的高温且在高温下仍具有一定的硬度和耐磨性，三是摩擦副在服役环境下的磨损不宜过大。发明人经长期的实践探索，发现si/sic与ysz是一对复合上述条件的摩擦副。因轴套轴瓦基材是耐热耐蚀合金，若直接将si/sic-ysz摩擦副体系沉积在基材上，在高温下容易因为cte不匹配失效，故需采用合适的过渡层提高其cte匹配性。

4、金属-金属摩擦副和金属/金属陶瓷-陶瓷摩擦副在高温下通常会发生较为严重的黏着磨损，而陶瓷-陶瓷体系则较容易发生极其严重的磨粒磨损，本发明采用半导体/陶瓷-陶瓷摩擦副，其黏着磨损程度显著更轻，且si具有良好的结合性、高温润滑性和韧性，可避免纯陶瓷-陶瓷体系的磨粒磨损，sic填充在si中作为硬质耐磨相，提升了si/sic的耐磨性，故si/sic与ysz作为摩擦副在铝硅线中具有较为良好的服役性能。

5、目前市面陶瓷轴瓦通常采用纯陶瓷瓦与金属瓦座高温间隙装配而来，但铝硅线温度较锌锅明显更高，间隙装配的工艺操作区间明显更窄，故容易因装配间隙和加工精度等问题导致实际使用过程中容易因“碎瓦”而提前失效，而本发明则直接采用喷涂/激光技术将上述复合涂层沉积到轴套及轴瓦上，避免了上述问题，保证了轴套轴瓦寿命的一致性。根据覆盖涂层的材质及对涂层性能的要求，在轴套和轴瓦上需采用合适的工艺制备。

6、本发明还公开了上述铝硅线专用轴套轴瓦的制备方法，包括以下步骤：

7、s1，采用超音速火焰喷涂技术或激光熔覆技术将cocraly/y2o3原料粉末和si/sic原料粉末沉积到轴套上形成cocraly/y2o3-si/sic涂层，采用超音速火焰喷涂、大气等离子喷涂技术或激光熔覆技术在轴瓦上沉积cocraly-ysz涂层；

8、s2，通过刷涂或液料喷涂的方式将液态的硅基高分子前驱体喷涂到轴套轴瓦沉积到轴套轴瓦未覆盖热喷涂/激光熔覆涂层的位置，在200~400℃的高温环境中进行固化处理，从而获得耐热耐蚀的硅基树脂。

9、所述步骤s1中，cocraly/y2o3原料粉末由cocraly和y2o3通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，cocraly和y2o3投料质量比为5:1~50:1。

10、所述步骤s1中，si/sic原料粉末由si和sic通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，si和sic投料质量比为20:1~1:20。

11、所述步骤s1中，cocraly/ysz原料粉末由cocraly和ysz通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，cocraly和ysz投料质量比为5:1~50:1。

12、本发明还公开了上述铝硅线专用轴套轴瓦在热浸镀alsi涂层生产线中的应用。

13、本发明还公开了上述铝硅线专用轴套轴瓦在热浸镀锌或锌合金产线中的应用。

14、与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明中的这种适用于铝硅线的耐高温、耐腐蚀、抗磨损、抗碎裂的轴套轴瓦，且在高温下具有良好的润滑性，能大幅减少轴套轴瓦的磨损、避免轴瓦的碎裂，从而达到进一步延长轴套轴瓦使用寿命，并确保轴套轴瓦实际服役寿命较为稳定。

技术特征：

1.一种铝硅线专用轴套轴瓦，其特征在于，所述轴套轴瓦基材上的对磨部位覆盖有复合涂层，其他部位采用硅基树脂进行涂覆，所述轴套轴瓦的基材为钴基耐热合金或316l不锈钢，所述轴套对磨部位的复合涂层材料体系为cocraly/y2o3-si/sic，涂层厚度0.4~1.0mm，所述轴瓦对磨部位的复合涂层材料体系为cocraly-ysz，涂层厚度0.5~1.5mm。

2.一种如权利要求1所述的铝硅线专用轴套轴瓦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种铝硅线专用轴套轴瓦的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，cocraly/y2o3原料粉末由cocraly和y2o3通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，cocraly和y2o3投料质量比为5:1~50:1。

4.如权利要求2所述的一种铝硅线专用轴套轴瓦的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，si/sic原料粉末由si和sic通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，si和sic投料质量比为20:1~1:20。

5.如权利要求2所述的一种铝硅线专用轴套轴瓦的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，cocraly/ysz原料粉末由cocraly和ysz通过机械混合、烧结-破碎或烧结-破碎-球磨-喷雾造粒的方式制备，cocraly和ysz投料质量比为5:1~50:1。

6.一种如权利要求1所述的铝硅线专用轴套轴瓦在热浸镀alsi涂层生产线中的应用。

7.一种如权利要求1所述的铝硅线专用轴套轴瓦在热浸镀锌或锌合金产线中的应用。

技术总结
本发明涉及表面技术领域，具体涉及一种铝硅线专用轴套轴瓦、制备方法及其应用，所述轴套轴瓦基材上的对磨部位覆盖有复合涂层，其他部位采用硅基树脂进行涂覆，所述轴套轴瓦的基材为钴基耐热合金或316L不锈钢，所述轴套对磨部位的复合涂层材料体系为CoCrAlY/Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Si/SiC，涂层厚度0.4~1.0mm，所述轴瓦对磨部位的复合涂层材料体系为CoCrAlY‑YSZ，涂层厚度0.5~1.5mm，这种适用于铝硅线的耐高温、耐腐蚀、抗磨损、抗碎裂的轴套轴瓦，且在高温下具有良好的润滑性，能大幅减少轴套轴瓦的磨损、避免轴瓦的碎裂，从而达到进一步延长轴套轴瓦使用寿命，并确保轴套轴瓦实际服役寿命较为稳定。

技术研发人员：谭僖,张龙,王建成,陈红辉,郭亚东,李庆归,徐小龙,倪振航,胡小红,梅军云,张勤
受保护的技术使用者：安徽马钢表面技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23