[发明专利]复合金属陶瓷粉体,涂覆该粉体的炉内辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合金属陶瓷粉体、涂覆有该复合金属陶瓷粉体的炉内辊及该炉内辊的制备方法。

背景技术

在冷轧带钢连续退火机组工艺过程中，是通过炉内辊的转动来带动带钢的运动，炉内高温段的温度要达到1000℃左右，因此，炉辊表面除了应具有高温抗氧化能力外，还需要具有高温硬度及耐高温磨损能力，这一技术的关键组成部件是炉内辊。炉内辊用于连续地传送带钢，完成退火工艺过程，炉内辊表面状态对带钢表面质量有着重要影响，在运行过程中，带钢表面形成的氧化膜或冷轧过程中形成并沉积的铁粉被还原和活化，附着在炉辊表面并发展成为铁基的结瘤，辊体表面结瘤的形成导致带钢表面出现凹痕，影响到带钢的质量。同时，不但炉内辊结瘤会影响到带钢的表面质量，而且随着炉辊的使用，规模原始粗糙度的降低，会减弱其对带钢的吸附性，引起带钢与辊面之间的打滑，引起带钢表面擦伤或划痕，造成钢板的质量下降。因此，炉辊表面应同时具有耐热、耐磨损和抗结瘤性能。

为解决炉内辊表面耐热、耐磨损和抗结瘤的问题，需要在炉内辊上涂覆含有复合金属陶瓷粉体的涂层。所涂覆的复合金属陶瓷粉体及该复合金属陶瓷粉体在炉内辊的涂覆方法的选择，就显得非常重要。

日本专利说明书特开平2-270955公开了在炉内辊的涂层中的CoNiCrAlY合金中加入5％～20％的Cr2O3-Al2O3高温强化相。美国专利说明书US4822689A公开了在MCrAlY(其中M是Fe、Ni或Co)合金中加入51％～95％的Al2O3高温强化相。日本专利说明书特开昭63-47379公开了在MCrAlY(其中M是Fe、Ni或Co)合金中加入40％的SiO2高温强化相。但是，随着生产效率的提高，特别是为满足含锰含硅超低碳高强度钢板(IF钢)的连续退火的需要，退火炉温要求在900℃以上，然而在900℃以上的高温条件下，带钢表面的锰元素在少量水蒸气的作用下生成氧化锰，会与上述专利文献所涉及的炉内辊上含有复合金属陶瓷粉体的涂层中的Al2O3、SiO2发生固态反应作用，造成涂层脱落或结瘤。因此，该炉内辊性能上不能满足新的工艺需求。

为此，美国专利说明书US5700423A公开了在炉内辊的涂层中的MCrAlY(其中M是Fe、Ni或Co)合金中加入MgO、MgAl₂O₄或Y₂O₃低固态反应活性硬质相，并降低MCrAlY合金中的Al和Cr含量以避免与带钢表面的氧化锰发生高温固态反应。但该方法减少了合金中的Al和Cr含量，降低了合金的高温耐氧化性能。同时，常规的复合金属陶瓷粉体的制作是将金属粉末和陶瓷粉末以机械方式混合，此类粉末在储运过程中由于两种粉末比重不同会发生成分偏析，在喷涂过程中由于陶瓷粉末比重小，会造成飞溅损失，使得涂层中陶瓷粉末的沉积率减少，涂层性能下降。此外上述陶瓷硬质相的熔点均高于2000℃，由于氧化物陶瓷与金属相的熔点差别较大，该炉内辊上含有复合金属陶瓷粉体的涂层只能采用温度较高的爆炸喷涂或等离子喷涂的方式完成，并不能采用超音速喷涂方法，因为对于超音速喷涂技术而言，火焰温度较低，往往难以充分软化陶瓷颗粒，炉内辊涂层结合强度较低。。然而如果采用爆炸喷涂方式，喷涂粉末的供给是连续的，气体爆炸所提供的能量是间断的，容易造成粉末熔化程度的不同，影响到涂层的均匀性，同时，能量的间断性易于造成涂层粗糙度的升高。而如果采用等离子喷涂方式，火焰温度较高，难以控制在空气中对合金的氧化，容易造成金属相的烧损，涂层的空隙率较高，性能较差。

美国专利说明书US4470802A，公开了将金属陶瓷复合粉末事先制好的金属粉末颗粒与陶瓷粉末颗粒机械混合而成。在运送和喷涂过程中，容易造成成分偏析，涂层中陶瓷成分比例下降，均匀性变差。同时在喷涂过程中由于金属粉末与陶瓷粉末表面张力的差异，使得熔化金属粉对陶瓷粉的润湿不足，使得涂层的空隙率升高附着性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种复合金属陶瓷粉体。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种炉内辊。

本发明所要解决的技术问题之三是提供上述炉内辊的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

一种复合金属陶瓷粉体，其组分及重量百分比为：

MCrAlY或MCrAlTaY      35％～70％；

碳化铬                25％～45％；

六钛酸钠或六钛酸钾    5％～20％；

其中，所述M为镍、钴或镍-钴合金；