提供了用于生产保护性涂层的基于新型MCrAlY制剂的组合物。MCrAlY制剂的成分的特定组合有利地允许显著高载量的陶瓷(金属氧化物)，同时仍保留将铝选择性氧化以形成氧化铝皮的能力，所述能力是之前当加载有15-45重量%水平的陶瓷时用常规MCrAlY材料无法达到的性质。氧化铝皮与改性MCrAlY制剂组合充当特定的有害氧化物形成的障碍。本发明专利技术的组合物可充当多种应用的保护性涂层。
【技术实现步骤摘要】
充当特定氧化物形成障碍的加载有高水平陶瓷的改性MCrAIY组合物的选择性氧化
本专利技术涉及用于多种应用的保护性涂层的生产中的新型MCrAH制剂，以及用于生产来自其的涂层的方法。特别地，MCrAH涂层为复合材料，大体积量的陶瓷可产生所述复合材料，同时保持选择性地形成特定保护性氧化物皮的能力，所述保护性氧化物皮消除或延迟粘附物以及其它不期望的氧化物的结瘤的发生。
技术介绍
通常在钢带的热处理中使用连续退火生产线(下文，称为“CAL”)。通常将立式CAL和连续镀锌线(下文，称为“CGL”)分为热炉、均热炉和冷却炉的各自段。通过控制炉温度和带在各炉段耗费的时间来实施预定的热处理循环，所述带在各炉段耗费的时间通常称为带速度。热处理段配备有炉辊以使其进行连续退火和/或连续镀锌工艺。炉辊充当位于立式热处理段的上部和下部的转移辊，并且通过金属带，同时通过这些炉辊时暂停并且在特定气氛中在温度下经过必要的时间。这些辊通常在600 0C -1200 1:的温度范围内操作，在还原气氛中氧化铁转化为金属铁。经过长期连续操作，辊必须能够保持在高温下传送钢带的能力。然而，由于严格的操作条件，包括，例如，较快的线速度、高温和先进高强度钢(下文，称为“AHSS”)的处理，所述辊可能经受几个潜在的问题，包括辊表面的磨损和辊型的丧失。此外，在操作期间，氧化物或铁粉类特定物质与辊表面的粘附可由带转移至辊。粘合材料在辊表面上的累积通常称为“结瘤”。粘附物的结瘤可累积至这样的水平，其中炉辊不能传送和转移不在带表面生成质量缺陷的钢带。因此，必须关闭炉从而可清理或更换辊的表面。炉关闭引起钢生产方面的显著损失。此外，当打开炉并使其冷却用于维修，然后重新加热至退火温度时 ，损失了大量能量。对于每条生产线，每年关闭一次或两次用于预定维护是正常的，但是对于钢生产者，非预定关闭导致较高成本。作为延迟结瘤现象发生的方法，在辊的表面涂覆保护性涂层是众所周知的。例如，可使用陶瓷与金属合金的组合。在低温下可使用碳化物材料。将含有Cr和其它合金元素的Ni基或Co基合金用作金属基质，因此耐热钢辊基与纯陶瓷的热膨胀系数(CTE)失配不会导致短的涂层寿命(例如，由于由CTE失配形成应力，则涂层寿命受涂层裂痕和脱层限制)。还将掺混或加载陶瓷材料的MCrAH材料(其中M表示可包括钴(Co)、镍(Ni)和/或铁(Fe)的金属；Cr表示铬；A1表示铝；以及Y表示钇)应用至高温炉辊以抵抗Fe和FeO转化。自二十世纪七十年代后期起，已经在热处理炉(包括，例如，水平CAL)中使用了此类材料。自二十世纪八十年代早期起，还将这些涂层掺入立式CAL和CGL。如今，立式CAL和CGL具有较大的炉辊以及在需要保护性MCrAH涂层的较快的线速度下运行，以便不仅抵抗Fe/FeO的转化或结瘤，还能抵抗来自钢带的辊表面磨损。涂覆有含有约10重量％陶瓷加载于其中的MCrAH材料的炉辊已实施良好(呈现5-10年的典型寿命)，因为带是由中强度或高强度低合金(下文称为“HSLA”)制成的。此类涂覆的辊的实例包括在公开了加载有10wt.%陶瓷的MCrAlY的美国专利第4，124，737号，以及美国专利第4，822，689号中。然而，在最近的十年，先进高强度钢(下文，称为“AHSS”)的出现对保护性MCrAH涂层提出了新设计挑战。与中强度钢或HSLA相比，AHSS含有显著更多的合金元素(例如，Al、S1、Mn和Ti)。AHSS中合金元素增加的浓度已使得新一代MCrAH涂层的加入成为必需。如美国专利第6，572，518号中所公开，已经努力致力于解决这一问题的现有技术，但是由于与AHSS显著增加相关的挑战而需要进一步改进。尽管新设计MCrAH制剂和涂层，结瘤的问题仍然是普遍的。粘附物持续累积至其中炉辊结瘤引起钢带上质量缺陷的水平，从而导致关闭炉以便清洁和平整化辊的表面。此外，用于汽车冲压件的钢带已经变得更薄以便降低重量，从而使得汽车燃料经济性更好。同时，质量要求已经增加，从而汽车用户要求暴露的车身面板上的高级面漆。因此，甚至降低水平的结瘤将在较薄带上赋予缺陷或凹痕，导致质量问题和最终不合格的带。根据与钢工业中炉辊上粘附物结瘤相关的问题，存在尚未满足的对于改进的复合材料涂层需求，所述改进的复合材料涂层致使防氧化和防腐同时抵抗裂开，并且还降低和延迟炉辊表面上积累的发生，从而允许暴露的车身面板上高质量钢带和改进的汽车面漆。
技术实现思路
专利技术简述 本专利技术部分涉及用于生产具有特殊性质的涂层的制剂。已经发现，起始材料以及材料与金属和陶瓷组分的特定组合(即，复合材料)的选择显著改进了涂层的性能，导致具有优良性质的涂覆的组分，所述优良性质对于在AHSS应用的生产中使用的炉辊尤其有利。已经发现，利用改性MCrAH制剂生产复合材料涂层，所述改性MCrAH制剂具有预定量的铌(Nb)与陶 瓷材料的组合，所述复合材料涂层呈现必要的皮防护(例如，氧化铝层)，显著延迟或降低粘附物结瘤。所得到的保护性涂层起到阻碍特定有害的氧化物形成(例如，含有Mn的混合氧化物)的作用。本专利技术可包括各种组合中的以下任何方面并且也可包括书面描述中的下面描述的本专利技术的任何其它方面。在第一方面，复合材料，包含:1.改性MCrAH制剂，所述制剂的特征在于不存在硅和铪，其中M选自由钴、镍、铁及其组合组成的组，其中Co的量为约45-75重量％ (wt%),Ni的量为约0-12 wt%以及Fe的量为0-12 wt% ；Cr的量为约15-25 wt% ；Y的量为约0.1-1.0wt% ；以及Al的量为5-10 wt% ；以及Nb的有效量为6-15 wt% ;以及i1.陶瓷材料，将所述陶瓷材料以复合材料的约15-45 wt%的量掺入MCrAH制剂，其中所述陶瓷材料为金属氧化物；其中改性组合物形成所得复合材料涂层，所述复合材料涂层能够选择性地氧化Al作为保护性氧化铝皮覆盖所述涂层。在第二方面，保护性复合材料涂层包含:1.第一组分，所述第一组份由改性MCrAlY表示并且特征在于不存在硅和铪，其中M选自由钴、镍、铁及其组合组成的组，其中Co的量为约45-75 wt%, Ni的量为约0-12 wt%, Fe的量为约0-12 wt% ；Cr的量为约15-25wt% ；Y的量为约0.1-1 wt% ;以及Al的量为约5-10 wt% ；Nb的量为约6-15 wt% ；i1.第二组分，所述第二组分包含以保护性复合材料涂层的15-45 wt%的量分散于第一组分中的陶瓷材料。在第三方面，应用保护性涂层的方法，所述方法包括以下步骤:(i)改性MCrAH制剂，所述制剂的特征在于不存在硅和铪，其中M选自由钴、镍、铁及其组合组成的组，其中Co的量为约45-75重量％ (wt%)，Ni的量为约0-12 wt%并且Fe的量为0_12 wt% ；Cr的量为约15-25 wt%，的量为约0.1-1.0 wt% ;并且Al的量为5-10 wt% ;并且Nb的有效量为6-15wt%，O的量为约1-4 wt%；(ii)在氧化环境中用空气等离子体喷涂(APS)或高速爆炸喷枪将改性MCrAH制剂涂覆于基底上；和(iii)选择性地将Al氧化为覆盖涂层的保护性氧化铝皮。在第四方面，保护性涂层包含:涂层，所述涂层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合材料，其包含：i.改性MCrAlY制剂，所述制剂的特征在于不存在硅和铪，其中M包含约45至约75重量% (wt%)的量的Co，Ni的量为0至约12 wt%并且Fe的量为0至约12 wt%；Cr的量为约15至约25 wt%；Y的量为约0.1至约1.0 wt%；Al的量为约5至约10 wt%；并且Nb的量为约6至约15 wt%；以及ii.陶瓷材料，将所述陶瓷材料以所述复合材料的约15至约45 wt%的量掺入所述MCrAlY制剂，其中所述陶瓷材料为金属氧化物。
【技术特征摘要】
2013.02.14 US 13/7674861.一种复合材料，其包含: 1.改性MCrAH制剂，所述制剂的特征在于不存在硅和铪，其中 M包含约45至约75重量％ (wt%)的量的Co，Ni的量为O至约12 wt%并且Fe的量为O 至约 12 wt% ； Cr的量为约15至约25 wt% ； Y的量为约0.1至约1.0 wt% ； Al的量为约5至约10 wt% ;并且 Nb的量为约6至约15 wt% ；以及 i1.陶瓷材料，将所述陶瓷材料以所述复合材料的约15至约45 wt%的量掺入所述MCrAlY制剂，其中所述陶瓷材料为金属氧化物。2.根据权利要求1所述的复合材料,其中 1.Co的量为约50至约65重量％ (wt%)，Ni的量为约2至约8 wt%并且Fe的量为O至约6 wt% ； Cr的量为约18至约22 wt% ； Y的量为约0.25至约0.65 wt% ；Al的量为6-8 wt% ； Nb的量为约8至约11 wt% ;并且 i1.将所述陶瓷材料以约18至约32wt%的量掺入所述MCrAlY制剂。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述陶瓷材料为选自由以下组成的组的金属氧化物:氧化铝、掺杂有其它金属离子的氧化铝、氧化锆、硅铝酸盐、氧化钇、氧化钇稳定化的氧化锆、氧化镁稳定化的氧化锆、锆石、氧化锆增韧的氧化铝、二氧化硅、莫来石，及其组入口 ο4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述陶瓷为氧化铝。5.根据权利要求4所述的复合材料，其中所述陶瓷材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：W贾罗辛斯基，
申请(专利权)人：普莱克斯ST技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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