一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102732816A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102732816A(43)申请公布日2012.10.17(21)申请号201210247561.2(22)申请日2012.07.17(71)申请人安徽天一重工股份有限公司地址243000安徽省马鞍山市雨山区雨田路1269号(72)发明人邰召勤张世宏陈忠(74)专利代理机构安徽汇朴律师事务所34116代理人胡敏(51)Int.Cl.C23C4/04(2006.01)B65G39/00(2006.01)F27B9/24(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图1414页(54)发明名称一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊及其制备方法，将抗高温金属陶瓷复合涂层经过热处理之后，涂层化学成分均匀，涂层表面的显微硬度显著提高，涂层表面附近形成致密氧化物薄膜，涂层和基体的结合更为紧密。本发明实现了采用优化的超音速火焰喷涂工艺参数在Inconel718合金工件上获得高温条件下表面摩擦系数和磨损率均较小、高温耐磨性能优异的WC-CrC-Ni涂层；此外，经过合适的热处理，涂层化学成分均匀，涂层表面的显微硬度显著提高，涂层表面附近形成致密氧化物薄膜，涂层和基体的结合更为紧密。CN1027386ACN102732816A权利要求书1/1页1.一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊，其特征在于，所述炉辊的上设有金属陶瓷复合涂层，所述涂层为WC-CrC-Ni粉末通过超音速火焰喷涂技术喷涂到Inconel718合金工件上制得，所述涂层物相包括WC、Cr3Ni2、W2C相和Cr2O3相。2.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊，其特征在于：所述WC-CrC-Ni粉末由50～75%WC、5～15%Cr7C3、5～10%Ni3C、10～15%Cr2O3和5～10%Cr3Ni2晶体相组成，按体积百分比计。3.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊，其特征在于：所述Inconel718合金工件的硬度为Hv450±10。4.一种如权利要求1所述的金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）先用丙酮清洗基体，然后用三氧化二铝对基体进行喷砂除锈，使其表面粗糙度达到Ra3.1～3.3μm，用超音速火焰喷涂将WC-CrC-Ni粉末喷涂到Inconel718合金工件上；（2）将喷涂有WC-CrC-Ni涂层的Inconel718合金工件分别加热至500℃、650℃、800℃和950℃，分别保温一定时间后随炉冷却。5.根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，丙酮清洗基体5～10分钟，用60目的三氧化二铝对基体进行喷砂除锈5～10分钟。6.根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，超音速火焰喷涂工艺参数是：O2流量是30～38FMR，H2流量是53～61FMR，喷射距离是6～8inch，送粉速率是25～35g/min，喷枪移动速度是3mm/s，涂层厚度为300～350μm。7.根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，工件加热的加速度是29℃/min。2CN102732816A说明书1/6页一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及的是一种在高温条件下工作的抗高温金属陶瓷复合涂层及其制备方法，尤其涉及的是一种金属陶瓷复合热喷涂高温炉辊及其制备方法。背景技术[0002]Inconel718合金是一种沉淀硬化型镍铬合金，它在700℃以上的高温条件下具有很高的蠕变断裂强度，它被应用于燃气轮机、火箭发动机、航天器、泵和工具。由于这种合金在超音速火焰喷涂和热处理过程中具有稳定的热学性能（如热变形）和中温条件下的高硬度而被选作高温炉辊用基材。[0003]20世纪80年代初，利用超音速火焰喷涂技术成功地制取了WC-Co等材料高质量的耐磨涂层，标志着世界热喷涂工艺上一项重要技术的诞生。超音速火焰喷涂技术是在普通火焰喷涂技术基础上发展起来的，其火焰温度低（约3000℃）、喷涂速度大（约1500m/s），其在喷涂金属、陶瓷粉末过程中能有效抑制化合物的分解，所制得的涂层表面硬度高、孔隙率低、均匀性好，涂层和基体的结合强度大。超音速火焰喷涂技术已成为制备耐磨涂层的首选方案。[0004]随着新材料的不断研发与应用，金属碳化物以其具有优于氧化物的高温耐磨性能而受到国内外材料研究者的关注。金属陶瓷是由金属粘结相与陶瓷硬质相组成的复合材料，其兼备陶瓷硬度高、耐磨性好及金属韧性好的特点。金属陶瓷复合热喷涂涂