高温炉辊表面纳米ZrB.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115780813A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211582207.5C23C4/06(2016.01)(22)申请日2022.12.09C23C4/129(2006.01)C22C32/00(2022.01)(71)申请人安徽工业大学C22C30/00(2022.01)地址243032安徽省马鞍山市经济技术开发区南区嘉善科技园2号楼申请人安徽马钢表面技术股份有限公司(72)发明人杨康徐国正张世宏王硕煜倪振航(74)专利代理机构合肥昊晟德专利代理事务所(普通合伙)34153专利代理师王林(51)Int.Cl.B22F9/04(2006.01)B22F1/12(2016.01)B22F1/065(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备方法(57)摘要本发明涉及金属陶瓷涂层技术领域，具体涉及高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备方法，通过分步式机械合金化的方法制备出粒径在15～45μm的适用于热喷涂的金属陶瓷复合粉末，然后使用氧‑煤油超音速火焰喷涂技术，氧气为助燃剂，煤油为燃料，氩气作为送粉载气，空气作为冷却介质，将金属陶瓷复合粉末喷涂在不锈钢基体表面，制备获得CoNiCrAlY‑ZrB2复合涂层；利用分步式机械合金化的方法将具有高导热、高硬度、耐磨损的ZrB2陶瓷融入并均匀分布到CoNiCrAlY合金基体中，获得了纳米ZrB2增强的CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末，提高了粉末的力学性能，并使用超音速火焰喷涂技术制备涂层，适用于提高高温炉辊表面的抗高温氧化及抗高温磨损性能，提高高温炉辊服役寿命。CN115780813ACN115780813A权利要求书1/2页1.一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将CoNiCrAlY与ZrB2粉末按比例混合；S2，将步骤S1中得到的混合粉末球磨，抽真空后通入氩气；S3，将S2中真空处理后的混合粉末球磨，然后过分筛机得到CoNiCrAlY‑ZrB2金属陶瓷粉末。2.如权利要求1所述的一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中CoNiCrAlY粉末粒径为15～45μm，其中元素质量百分比为Ni30～34％，Cr20～23％，Al6～10％，Y0.4～0.7％，余量为Co，ZrB2粉末粒径为1～3μm，其纯度≥99.5％。3.如权利要求1所述的一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中混合采用预混机，预混机的转速为60r/min，混合时间为2h。4.如权利要求1所述的一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中CoNiCrAlY与ZrB2按8:2的质量比混合球磨，先以质量比8:1混合球磨，分别在球磨15h和20h后将质量比提高到8:1.5和8:2；GCr15钢磨球按直径选取15mm、10mm、6mm、5mm，且按1:4:2:1的比例配成混合磨球，使磨球与粉末质量比为10:1；抽真空时，真空泵压强设置为10Pa，抽真空时间为10min；氩气以0.5Pa的压强通3min。5.如权利要求1所述的一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中球磨的转速为220rpm，球磨时间为35h。6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合粉末，其特征在于，所述CoNiCrAlY‑ZrB2金属陶瓷复合粉末粒径为15～45μm，硬度为11.82GPa。7.一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)喷涂前，对高温炉辊基体表面进行除油净化处理，然后对表面进行喷砂粗化处理，并对粗化处理后的基体进行预热处理；(2)使用氧‑煤油超音速火焰喷涂技术，氧气作为助燃剂，煤油作为燃料，氩气作为送粉载气，空气作为冷却介质，将如权利要求6所述的金属陶瓷复合粉末喷涂于高温炉辊基体表面，形成CoNiCrAlY‑ZrB2复合涂层。8.如权利要求7所述的一种高温炉辊表面纳米ZrB2增强CoNiCrAlY金属陶瓷复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中喷砂材料为粒度为60目棕刚玉砂，喷砂压力为3～5MPa，喷砂后基体表面粗糙度达到2.5～3μm，基体预热温度达到80～12