[发明专利]一种用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及冷轧辊涂层技术领域，具体涉及一种用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及其制备方法，包括质量百分数为70～95％的FeCrBSi和质量百分数为5～30％的Cr₃C₂，对原始粉末采用空气燃料超音速火焰喷涂后，涂层具有高的结合强度，避免了服役过程中辊面涂层的剥落，同时，涂层的孔隙率低、韧性高、耐磨性很好，可以有效延长冷轧辊的使用寿命，减少停机概率，降低了冷轧辊更换及维护的成本。

技术领域

本发明涉及冷轧辊涂层技术领域，具体涉及一种用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及其制备方法。

背景技术

在冶金行业中，冷轧辊既要承受很大的轧制力，还要承受很大的冲击载荷力，且与产品发生剧烈的相互摩擦作用，造成冷轧辊表面的磨损、剥落和粘辊等现象；传统的冷轧辊表面防护方法是电镀铬，但电镀工艺过程会对周围环境及生物等造成污染及危害，与绿色发展、可持续发展等理念相背；其他表面工程技术，如感应加热淬火、堆焊、物理气相沉积、激光熔覆等，都或多或少存在一些不足之处，如淬硬性和裂纹敏感性大、涂层与基体之间的结合力差、设备成本高、存在表层微裂纹等问题；目前，较为常用的是采用热喷涂技术在冷轧辊表面制备组分为WC及Co的涂层，但使用该涂层的冷轧辊缺点在于结合强度低、韧性差；因此需要研究一种新型的用于冷轧辊表面的涂层。

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。

发明内容

本发明的目的在于解决现有冷轧辊表面涂层结合强度低、韧性差的问题，提供了一种用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层，包括质量百分数为70～95％的FeCrBSi和质量百分数为5～30％的Cr₃C₂。

所述涂层厚度为0.30～0.40mm。

所述Cr₃C₂中包括纳米Cr₃C₂和微米Cr₃C₂。

所述Cr₃C₂中纳米Cr₃C₂的质量百分比为50％。

所述微米Cr₃C₂的粉末粒径为5～50μm，所述纳米Cr₃C₂的粉末粒径为10～800nm

所述FeCrBSi的粉末粒径为15μm～50μm。

本发明还公开了一种上述用于冷轧辊表面的纳米陶瓷颗粒增强金属基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1：按比例称取各原料粉末，进行充分混合，获得涂层粉末，封装；

S2：使用酒精对冷作模具钢冷轧辊表面进行清洗，检查冷轧辊表面有无缺陷，然后测量辊型直径并记录；

S3：采用自动喷砂机进行喷砂处理，冷轧辊表面喷砂后表面粗糙度要求Ra为0.1-0.3μm；

S4：将混合好的涂层粉末于80±10℃预热2小时以上，采用空气燃料超音速火焰喷涂设备制备冷轧辊涂层。

所述步骤S3中喷砂材料为24目白刚玉，喷枪角度90±10°，空气压力5kg/cm²，喷枪到冷轧辊表面距离400-600mm。

所述步骤S4中喷涂工艺参数为：送粉率50-70g/min、氧气流速200-240L/min、空气流速330-370L/min、丙烷流速65-85L/min、枪距100-200mm。