专利名称：冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法
技术领域：
本发明涉及一种冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法。
背景技术：
在钢铁企业冷轧生产线上运行着许多暴露于大气环境中的辊子，这些辊通常称作 为工艺辊，如张紧辊、活套辊、纠偏辊、转向辊、矫正辊等。工艺辊的性能要求因其工作条件 不同而略异，但总体来说，由于工艺辊直接或间接与钢板接触，因此其表面的性能是确保产 品质量的重要因素，通常工艺辊涂层必须具备的性能有耐磨损、表面粗糙度的保持性、防 打滑、抗粘铁、抗粘锌等。为了能延长工艺辊的使用寿命，最早的工艺方法是对辊面进行电 镀硬铬处理，但因硬铬的耐磨性较差以及环保方面的原因，已逐步被超音速火焰喷涂WC金 属陶瓷所取代。依据上述工艺辊表面的性能要求，显然可以选择合适的喷涂材料，通过合理的喷 涂工艺，使得涂层的性能和使用寿命远远超过镀硬铬。热喷涂技术作为替代镀硬铬的有效 工艺手段已经得到了深入的研究和广泛的应用。究其原因，除了环境保护的因素外，热喷涂 技术更具有运作成本低、涂层耐磨和耐腐蚀性能优异、工艺适应性强等优势。但是，热喷涂 涂层与基体的结合强度欠佳，使得其应用场合受到限制。而对于一些受高载荷或一定冲击 载荷作用的工艺辊涂层，热喷涂涂层的耐磨性不佳，因此在冷轧机组的工艺辊中，热喷涂涂 层难以胜任冷轧工艺的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方 法，利用本方法所得涂层具有与工艺辊极高的结合强度，优异的耐磨性能，满足了冷轧工艺 对冷轧机组工艺辊的要求。为解决上述技术问题，本发明冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法包括超音 速火焰喷涂设备和CO2激光器，其特征在于本方法包括如下步骤步骤一、对工艺辊基体表面进行热喷涂前预处理，采用有机溶剂清洗、预热、除湿、 除脂及活化处理；步骤二、设定所述超音速火焰喷涂设备的工作参数，氧气流速为850-950升/分 钟、煤油流速为0. 30-0. 45升/分钟、喷涂距离为320-400mm、热喷涂供粉速度为60-100克 /分钟；步骤三、采用所述超音速火焰喷涂设备将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺 辊基体表面，所述WC金属陶瓷合金粉末材料中WC含量为73-88%，合金成分主要为NiCr或 者Co，合金含量为12-27%，所述WC金属陶瓷合金粉末材料的粒度范围是10-65 μ m,所得涂 层厚度 200-500 μ m ；步骤四、采用所述CO2激光器对工艺辊基体表面的涂层进行激光处理，并对涂层吹 氩气进行保护，所述CO2激光器的额定功率5KW，其工艺参数设定为功率为2kW-4kW、光斑4-10mm、扫描速度 60-150mm/min、搭边宽度 2_5mm。由于本发明冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法采用了上述技术方案，即在 对工艺辊辊面预处理后，设定超音速火焰喷涂设备的工作参数，将WC金属陶瓷合金粉末材 料喷涂于工艺辊基体表面，并对所得涂层采用CO2激光器进行激光处理；利用本方法所得涂 层具有与工艺辊极高的结合强度，优异的耐磨性能，满足了冷轧工艺对冷轧机组工艺辊的 要求。
具体实施例方式本发明冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法包括超音速火焰喷涂设备和CO2 激光器，其特征在于本方法包括如下步骤步骤一、对工艺辊基体表面进行热喷涂前预处理，采用有机溶剂清洗、预热、除湿、 除脂及活化处理；步骤二、设定所述超音速火焰喷涂设备的工作参数，氧气流速为850-950升/分 钟、煤油流速为0. 30-0. 45升/分钟、喷涂距离为320-400mm、热喷涂供粉速度为60-100克 /分钟；步骤三、采用所述超音速火焰喷涂设备将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺 辊基体表面，所述WC金属陶瓷合金粉末材料中WC含量为73-88%，合金成分主要为NiCr或 者Co，合金含量为12-27%，所述WC金属陶瓷合金粉末材料的粒度范围是10-65 μ m,所得涂 层厚度 200-500 μ m ；步骤四、采用所述CO2激光器对工艺辊基体表面的涂层进行激光处理，并对涂层吹 氩气进行保护，所述CO2激光器的额定功率5KW，其工艺参数设定为功率为2kW-4kW、光斑 4-10mm、扫描速度 60-150mm/min、搭边宽度 2_5mm。由于本方法采用了激光对热喷涂的WC金属陶瓷合金粉末材料涂层进行激光改性 处理，利用激光的高能量，使得涂层达到了熔融状态，原来涂层中的气孔明显减少，从而使 得激光改性处理后的涂层更加致密化；通过调整激光参数来获得适当的激光能量，使得涂 层中依然存在WC相，即基本保持原喷涂态中的WC粒子形貌的同时，而较多的WC熔解于粉 末材料的合金中形成的合金相，分布于粒子间界的合金相中仅有较少的WC熔解于其中，这 样，涂层中原来的层状结构不复存在，取而代之的是以熔化后凝固为特征新形成的组织结 构。这样的组织结构具有更良好的耐磨性能，且涂层整体均勻性非常好。采用热喷涂设备所得涂层是粒子在高温条件下，达到熔融和半熔融状态并以高速 冲击基体并粘结基体而形成的，这种粘结实际上是物理结合，结合强度较低。而本方法所得 涂层经过激光改性处理后，涂层与基体之间形成了熔合区，熔合区具有一定的宽度，从而实 现了与基体的冶金结合。因此本方法不仅可大批量制备一般的冷轧工艺辊表面涂层，而且 还可以制备受高载荷或一定冲击载荷作用的冷轧工艺辊表面涂层。下面通过实施案例和对比案例说明本方法所得涂层的耐磨性能使用碳化钨金属陶瓷(WC/Co)粉末，粉末粒度10-70 μ m,采用Praxair/TAFA公司 的JP8000HP/HV0F高速火焰热喷涂设备进行热喷涂，制备涂层试样。热喷涂工艺参数如下
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采用CO2激光器(5kW)对热喷涂涂层试样进行激光表面处理，激光处理时吹氩气 进行保护。使用的激光参数如下表 用数字显微硬度测试仪HV-1000，选用载荷0.98N对对比案例试样的涂层截面 和实施案例试样的涂层截面进行了显微硬度测试；用济南材料试验机厂生产的MM-200型 环_块式摩擦磨损试验机，对对比案例涂层试样和实施案例涂层试样进行了干摩擦磨损试 验。在相同的试验参数下，以磨损量与磨程之比来评价其耐磨性的优劣。比值小则耐磨性 好，反之则耐磨性差。
案例显微硬度Hv耐磨性实施案例1559 1744好对比案例900 1300差 本发明冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法在对工艺辊辊面预处理后，设定 超音速火焰喷涂设备的工作参数，将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺辊基体表面，并 对所得涂层采用CO2激光器进行激光处理；利用本方法所得涂层具有与工艺辊极高的结合 强度，优异的耐磨性能，满足了冷轧工艺对冷轧机组工艺辊的要求。
权利要求
一种冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法，包括超音速火焰喷涂设备和CO2激光器，其特征在于本方法包括如下步骤步骤一、对工艺辊基体表面进行热喷涂前预处理，采用有机溶剂清洗、预热、除湿、除脂及活化处理；步骤二、设定所述超音速火焰喷涂设备的工作参数，氧气流速为850 950升/分钟、煤油流速为0.30 0.45升/分钟、喷涂距离为320 400mm、热喷涂供粉速度为60 100克/分钟；步骤三、采用所述超音速火焰喷涂设备将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺辊基体表面，所述WC金属陶瓷合金粉末材料中WC含量为73 88％，合金成分主要为NiCr或者Co，合金含量为12 27％，所述WC金属陶瓷合金粉末材料的粒度范围是10 65μm，所得涂层厚度200 500μm；步骤四、采用所述CO2激光器对工艺辊基体表面的涂层进行激光处理，并对涂层吹氩气进行保护，所述CO2激光器的额定功率5KW，其工艺参数设定为功率2kW 4kW、光斑4 10mm、扫描速度60 150mm/min、搭边宽度2 5mm。
全文摘要
本发明公开了一种冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法，其包括超音速火焰喷涂设备和CO2激光器，本方法首先对工艺辊基体表面进行热喷涂前预处理，设定喷涂设备的工作参数，然后将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺辊基体表面，粉末材料中WC含量为73-88％，合金成分主要为NiCr或者Co，合金含量为12-27％，粉末粒度为10-65μm，所得涂层厚度200-500μm；最后设定CO2激光器的工作参数并对所得涂层进行激光处理，在处理过程中对涂层吹氩气进行保护；利用本方法所得涂层具有与工艺辊极高的结合强度，优异的耐磨性能，满足了冷轧工艺对冷轧机组工艺辊的要求。
文档编号C23C4/02GK101928910SQ20081020751
公开日2010年12月29日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者蒋振华, 谭兴海 申请人:上海宝钢设备检修有限公司