專利名稱：金屬－陶瓷氧化物涂層材料及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于所有鋼廠中冷軋鋼板連續退火爐、連續熱鍍鋅鋼板生產線以及硅鋼生產線中高爐爐段爐輥的預保護覆膜涂層粉末材料，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：
目前，在國內外爐輥噴涂常采用以下幾種工藝技術采用等離子噴涂氧化物，例如Al2O3、Al2O3-TiO2、ZrO-Y2O3、Cr2O3等，其特點是抗高溫、耐蝕耐磨性能好，其缺點是涂層氣孔率高(≥3％)；涂層與基體結合強度較低(30-60MPa)；涂層耐急冷急熱性較差，因而實用性較差。
采用超音速噴涂NiCr-Cr2C3或Co-WC粉，此類涂層雖然結合強度高(≥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，爐輥表面易產生結瘤，且耐磨性稍差，在使用壽命上也有待進一步提高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是要克服上述現有技術存在的缺陷，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，制備致密的高質量高溫爐輥涂層。
本發明的具體技術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。
上述該材料應用于冷軋鋼板連續退火爐、連續熱鍍鋅鋼板生產線以及硅鋼生產線中高爐爐段爐輥的預保護覆膜涂層的應用。
本發明的涂層基體金屬材料，在經過充分試驗、分析比較CoCrAlY、CoNiCrAlY、NiCoCrAlY和CoCrAlTaY等高溫材料基礎上，選擇并適當調整化學組成的CoCrAlTaY作為本發明涂層基體金屬。
CoCrAlTaY化學組成如下(％)
化學組成中，Co是保證高溫強度必需元素，Cr和Al提供抗高溫氧化和熱腐蝕性能，Y作為一個活性元素有利于提高涂層自身結合強度。Ta和C的復合添加作用，在于將涂層經800-1000℃熱處理后形成TaC硬質相彌散析出，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向涂層表面擴散作用，從而有延長涂層使用壽命作用。
本發明的機械合成陶瓷氧化物的確定，機械合成陶瓷氧化物有利于進一步提高涂層在高溫下耐磨、耐蝕和抗結瘤性能。本發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，混合物復合添加總量為10～35％(重量百分比)。
本發明采用爆炸噴涂的工藝方法，在爆炸槍體內，高壓燃爆氣體溫度可達4800℃(超音速噴涂焰流的溫度僅2800℃左右)，其沖擊波壓力達600Mpa，燃爆焰流速度可達2500M/S以上(與超音速噴涂焰流速度相當)；由于爆炸噴涂槍管長達1米，因此粉末在焰流中飛行時間比超音速或等離子噴涂更長。正因為如此，只要合理控制工藝參數，不同熔點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，并隨沖擊波撞擊在工件表面形成致密的高質量涂層。
具體實施例方式通過下面給出的本發明的具體實施例可以進一步清楚地了解本發明，但它們不是對本發明的限定。
本發明突出的實質性特點和顯著的進步性具體的體現在下面幾個方面實施例1
實施例2
實施例3
涂層及其基本特性如表所示。
由表可知，本發明采用爆炸噴涂機械合成金屬——陶瓷氧化物，可獲得涂層氣孔隙≤1.5％、結合強度≥70Mpa高質量致密涂層，經熱處理后，涂層室溫硬度≥1100HV，在1100℃下具有優良的抗高溫氧化性能。
本發明先后測試噴涂高溫爐輥數百根，最長運行時間以達一年半，經廠方檢驗，涂層表面基本完好，無明顯結瘤現象，仍可繼續使用。根據爐輥表面粗糙度減小情況，使用壽命至少可達到三年以上。
實施例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月熱處理爐進入熱調試，并在6月轉入了邊生產邊調試階段，9月份發現生產的鋼板下有粘鋼，檢查后發現高溫爐輥有十幾根有明顯的粘鋼結瘤現象，有幾根的表面涂層已局部脫落。
后使用本發明的涂層材料將兩根改進噴涂后爐輥，于2003年10月15日裝入爐內。
2004年3月8日對高溫爐輥進行了檢測，發現原Drever公司噴涂的爐輥有90％有大面積的粘鋼結瘤，另有30％的爐輥涂層已大面積剝落。而采用本發明的噴涂的兩根爐輥使用接近1年時間外表還是非常，無明顯的粘鋼結瘤現象，更無涂層脫落現象。
實施例5將數根高溫爐輥使用報廢后，采用本發明的噴涂后重新修復，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象，無明顯的粘鋼結瘤現象。
對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發明人的設計思路和范圍也可作各種變化和修正是顯然的。
權利要求
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.根據權利要求1所述的金屬-陶瓷氧化物涂層材料，其特征在于，該材料應用于冷軋鋼板連續退火爐、連續熱鍍鋅鋼板生產線以及硅鋼生產線中高爐爐段爐輥的預保護覆膜涂層的應用。
全文摘要
本發明涉及一種應用于所有鋼廠中冷軋鋼板連續退火爐、連續熱鍍鋅鋼板生產線以及硅鋼生產線中高爐爐段爐輥的預保護覆膜涂層粉末材料，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C21D9/46GK1757682SQ20041006693
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月9日 優先權日2004年10月9日
發明者張明洋 申請人:上海君山表面技術工程有限公司