[00069703]高性能冶金备件超音速火焰喷涂层新材料及关键技术

　　成果简介

　　在钢铁企业规模快速发展的同时，大量备件的消耗给资源、能源造成巨大浪

　　费，而市场竞争的日趋激烈又给降低生产成本带来巨大压力。经验证明，应用表 面技术在实现备件长寿化方面显现出卓越的功效。超音速喷涂产品涂层具有硬度 高、涂层孔隙率小、涂层结合强度高、涂层无分层现象以及涂层表面粗糙度低等 优点，代表着当前表面技术应用方面国际先进水平。该项目的投建，将可对冷轧 生产线镀锌池内的沉没辊和稳定辊，连退炉中的高中低温段炉辊，张力辊、纠偏 辊、转向辊等各种工艺辊以及板坯连铸生产线结晶器窄边铜板等工件表面实施超 高速焰流和低温喷涂，获得更加高效优质涂层，且应用范围广阔。并可进一步延 长设备使用周期，减少备件消耗和检修费用，提高产品质量和生产作业率，有效 释放产能，是钢铁企业发展低碳经济、循环经济和绿色制造的需要。

　　本成果通过研究粉末特性、涂层机构和使用性能的一体式设计，实现粉末原 材料国产化替代，根据产品的使用工况条件，提出抗冲蚀磨损、抗高温氧化自润

　　滑磨损、热障涂层三种系列涂层成分设计及结构控制规律，从而实现高性价比 HVOF 新产品的开发及关键制备。

　　成熟程度和所需建设条件

　　本项研究成果已得到韩国浦项制铁公司和马鞍山钢铁股份有限公司的冶金 备件生产试运行，经过镀锌池沉没辊和稳定辊的试生产和上线运行，说明该超音 速喷涂产品性能大幅度提高，产品稳定性较强。

　　技术指标

　　1) 洁净无氧化、少孔隙的优质非晶/纳米晶复合涂层制备关键工艺；

　　2) 满足高温冶金苛刻工况条件下，含石墨、氟化物或硫化物的碳化铬/镍铬 高温自润滑耐磨涂层的设计规律及制备技术；

　　3) 适于高温炉辊应用的超音速喷涂层关键制备工艺。

　　市场分析和应用前景

　　超音速火焰喷涂技术是一种可在材料表面高效率地形成涂层的工艺方法，该 工艺将材料加热并雾化成熔化或半熔化的粒子，经加速后撞击基体(或已形成的 涂层)表面，扁平化后沉积在表面形成涂层。特别适合喷涂加热后易于分解的金 属陶瓷涂层。涂层的结合强度高(>70 MPa)，致密性好，耐磨性能优越。

　　本课题组跟踪国际上超音速火焰喷涂工艺的进展情况，积极促进国内热喷涂 行业在超音速火焰喷涂工艺上的研究与开发，研制出更多更好的高性能涂层，尤 其针对钢铁公司的冷轧生产线镀锌池内的沉没辊和稳定辊，连退炉中的高中低温 段炉辊，张力辊、纠偏辊、转向辊等各种工艺辊以及板坯连铸生产线结晶器窄边 铜板等工件，开发高性价比的 HVOF 涂层。

　　在冶金行业、有多种轧辊和输送辊需要耐磨强化或修复。超音速火焰喷涂在 喷涂碳化物陶瓷方面具有得天独厚的优势，而冶金行业对碳化物金属陶瓷涂层有 很大的需求，因此可获得大量应用。

　　社会经济效益分析

　　使超音速喷涂技术在冶金企业可以减少备件消耗和检修费用、提高产品质量 和生产作业率、有效释放产能方面发挥更大的作用，因此，本项目开发高性价比 的喷涂材料，尤其实现国产粉末替代是降低冶金备件超音速喷涂层生产成本的主 要途径。另外，本成果科扩展超音速喷涂技术在冶金备件方面应用的产品种类， 尤其是高温炉辊和结晶器铜板等要求和附加值更高的产品，以更好的顺应发展低 碳经济、循环经济和绿色制造的需要。通过本项目的实施必将为大型冶金企业在 降低成本、节能减排和保障生产方面发挥重要的作用。

　　知识产权及成果获奖情况

　　申报发明专利 4 项，分别为“一种高温稳定的热喷涂封孔复合材料及制备方 法”，“一种高性价比的抗高温腐蚀磨损的超音速火焰喷涂层的制备方法”，“一种 镍铬合金基自润滑耐腐蚀磨损涂层的制备方法”和“一种金属陶瓷复合热喷涂高

　　温炉辊及其制备方法”。