一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法技术

本发明专利技术一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，涉及一种金属辊熔覆涂层方法，该方法通过稀土氧化物

【技术实现步骤摘要】
一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法


[0001]本专利技术涉及一种辊轴熔覆涂层方法，特别是涉及一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法
。

技术介绍

[0002]连续退火炉中的炉底辊起到了输送热钢坯的作用，工作温度在
900
～
1,100℃。
生产过程中，辊环表面会积累叠加钢坯的氧化皮，高温下的氧化皮与辊环表面粘连，导致辊环表面结瘤，影响钢材质量
。
目前国内使用两种材质的退火炉炉底辊，分别是钴基材料
(Co
50
)
和镍基材料
(Cr
28
Ni
48
W5)。
钴基材质的炉底辊具有较好的高温抗氧化能力和防结瘤性能，但价格较高
。
镍基辊环成本较低，但通常在使用不到六个月时就会出现严重的磨损塌边和结瘤现象
。
为改善炉底辊的性能和延长使用寿命，研究人员采用了激光熔覆技术，在镍基炉底辊辊环表面制备了一层涂层
。
该涂层采用高能量密度的激光熔覆金属陶瓷粉末，主要成分为
NiCr
‑
Cr3C, 具有良好的耐热抗氧化性能和耐磨损性能
。
且
Cr
3 C2属于陶瓷相，硬度很高，在高温下硬度稳定性很好，同时具有很好的耐磨损性能
。
在
1100℃
以上的空气中才开始氧化，所以
NiCr
‑
Cr3C
粉末是一种可行的防积瘤抗高温的熔覆涂层材料
。
但
NiCr
‑
Cr3C
属于碳化物相，因此激光熔覆
NiCr
‑
Cr3C
涂层的致密度
、
耐磨性仍有待进一步提高
。
[0003]稀土氧化物在激光熔覆过程中可以在涂层微观结构中发挥多重作用
。
首先，它们具有良好的熔点和热稳定性，能够帮助减少气孔和裂纹的形成
。
其次，它们在涂层中的分散性能有助于防止晶界的形成，提高涂层的致密性
。
此外，稀土氧化物还可以与基底材料形成强化的界面连接，提高涂层与基底的结合强度
。
稀土氧化物的加入可以显著改善涂层的硬度
、
抗磨损性能和耐腐蚀性能
。
氮化硼是一种重要的陶瓷材料，化学式为
BN。
在润滑材料领域，氮化硼因其独特的性质而受到广泛应用
。
氮化硼拥有类似金刚石的超高硬度，能够在高负荷和高压环境下保持稳定性，减少磨损
。
同时，氮化硼具有低摩擦系数，能够通过形成极薄的氮化硼膜来减少摩擦和磨损
。
其耐高温性和化学稳定性在高温
、
腐蚀性环境中仍能保持优异的润滑性能
。
[0004]在激光熔覆过程中，稀土氧化物和氮化硼可分别在激光熔覆涂层中发挥不同的作用
。
稀土氧化物提高涂层的致密性和化学稳定性，氮化硼则增强涂层的硬度和耐磨性
。
氮化硼的低摩擦系数使涂层表面形成极薄的氮化硼膜，减少涂层与摩擦表面之间的摩擦和磨损
。
这有助于提高涂层的润滑性能，降低能量损耗和摩擦磨损
。
稀土氧化物和氮化硼的复合加入可以增强涂层的高温稳定性，使其在高温环境下依然保持良好的性能
。
因此，采用复合稀土氧化物和原位生成的氮化硼相，增强炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的性能，具有重要的技术经济价值
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，该方法在激光熔覆过程中引入
Y2O3、CeO2、La2O3复合稀土氧化物进一步提高熔覆涂层的致密度，同时原位引
入氮化硼相，氮化硼的制备在激光熔覆过程中一步完成
。
最终在涂层材料中生成均匀分布的氮化硼纳米颗粒相
。
氮化硼的低摩擦系数使涂层表面形成极薄的氮化硼膜，从而减少涂层与摩擦表面之间的摩擦和磨损
。
这有助于提高涂层的润滑性能，降低能量损耗和摩擦磨损
。
经过试验研究分析，稀土氧化物和氮化硼增强激光熔覆涂层能够显著改善镍基炉底辊的磨损塌边和结瘤问题，提高了炉底辊的使用寿命，同时降低了备件成本，为实际生产提供了有效的解决方案
。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，所述方法按以下步骤进行：
(1) 以
NiCr
和
Cr3C
混合粉体为熔覆涂层基本成分；
(2) 将
Y2O3、CeO2、La2O3中的一种或一种以上均匀分散于
NiCr
和
Cr3C
混合粉体中；
(3) 将纳米氮化硼前驱体相均匀分散于上述混合粉体中；混合稀土氧化物
Y2O3、CeO2、La2O3，纳米氮化硼前驱体相与
NiCr
和
Cr3C
的混合方式为喷雾干燥混合；将纳米氮化硼前驱体相首先溶解于溶剂，溶剂的种类根据纳米氮化硼前驱体相特性和种类加以选取；溶解后的纳米氮化硼前驱体，与稀土氧化物混合物和
NiCr
与
Cr3C
共同进行分散，形成均匀的分散相；最后进行喷雾干燥工艺，得到混合粉末；
(4) 将混合了稀土粉末和纳米氮化硼前驱体相的
NiCr
和
Cr3C
粉体喷涂于镍基
(Cr
28
Ni
48
W5)
辊环的成品炉底辊基材上；
(5) 通过激光照射，防积瘤激化熔覆涂层在
Ni
基炉底辊环表面形成
。
[0007]所述的一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，所述
Y2O3、CeO2、La2O3总重量与
NiCr
和
Cr3C
混合粉体质量比例为
(0.1~1)
：
100。
[0008]所述的一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，所述的纳米氮化硼前驱体相为在激光照射下原位生成二维氮化硼的化合物，硼源为硼酸
、
单质硼
、
氧化硼中的一种或两种及以上的混合物，氮源为高纯氮气
。
[0009]所述的一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，所述纳米氮化硼前驱体相总重量与
NiCr
和
Cr3C
混合粉体重量比例为
(0.1~3)
：
100。
[0010]所述的一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，所述喷雾干燥工艺为离心式喷雾或压力式喷雾干燥工艺，进口温度为
50~350℃
，出口温度为
50~150℃
；所述的一种炉底辊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行：
(1) 以
NiCr
和
Cr3C
混合粉体为熔覆涂层基本成分；
(2) 将
Y2O3、CeO2、La2O3中的一种或一种以上均匀分散于
NiCr
和
Cr3C
混合粉体中；
(3) 将纳米氮化硼前驱体相均匀分散于上述混合粉体中；混合稀土氧化物
Y2O3、CeO2、La2O3，纳米氮化硼前驱体相与
NiCr
和
Cr3C
的混合方式为喷雾干燥混合；将纳米氮化硼前驱体相首先溶解于溶剂，溶剂的种类根据纳米氮化硼前驱体相特性和种类加以选取；溶解后的纳米氮化硼前驱体，与稀土氧化物混合物和
NiCr
与
Cr3C
共同进行分散，形成均匀的分散相；最后进行喷雾干燥工艺，得到混合粉末；
(4) 将混合了稀土粉末和纳米氮化硼前驱体相的
NiCr
和
Cr3C
粉体喷涂于镍基
(Cr
28
Ni
48
W5)
辊环的成品炉底辊基材上；
(5) 通过激光照射，防积瘤激化熔覆涂层在
Ni
基炉底辊环表面形成
。2.
根据权利要求1所述的一种炉底辊防积瘤激光熔覆涂层的方法，其特征在于，所述
Y2O3、CeO2、La2O3总重量与
NiCr
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨皓，孙小涛，孙鹏皓，马伟民，闻雷，刘宇峰，
申请(专利权)人：上海金亿恒新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：