本发明专利技术涉及轴套生产技术领域，具体涉及一种热浸镀用沉没辊轴套及其制备方法，轴套包括轴套基体，自轴套基体表面向外依次具有过渡层、梯度层；过渡层原料采用合金粉末，梯度层原料采用合金粉末和覆膜陶瓷粉末的复合粉末；过渡层原料合金粉末为镍合金粉末时，梯度层原料中合金粉末为镍合金，覆膜陶瓷粉末为表面镀有镍膜的陶瓷粉末；过渡层原料合金粉末为钴合金粉末时，梯度层原料中合金粉末为钴合金，覆膜陶瓷粉末为表面镀有钴膜的陶瓷粉末；梯度层中合金粉末的百分含量自内向外呈阶梯式减小，梯度层中覆膜陶瓷粉末的百分含量自内向外呈阶梯式增大。本发明专利技术提高了沉没辊轴套的耐磨、耐高温性能，延长了轴套的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轴套生产，具体涉及一种热浸镀用沉没辊轴套及其制备方法。
技术介绍
1、热浸镀沉没辊是带钢连续热浸镀生产线的核心装备，沉没辊在450~500℃的锌、铝硅、锌铝镁等金属液中工作，在支撑臂的支撑下随带钢进行转动。沉没辊的轴端承受高温与摩擦，因此在沉没辊轴端焊接有可更换的金属轴套、在沉没辊支撑臂安装孔内安装有陶瓷轴瓦来承受高温摩擦运动。
2、由于金属轴套和陶瓷轴瓦硬度差异大且在高温工况下工作，短时间内即发生磨损，甚至表层剥落，一套沉没辊轴套的使用寿命只有5~25天，影响生产稳定性和成本。
3、专利cn 108018511a公开了一种沉没辊轴套及其制备方法，其通过在钢制轴套表面堆焊co合金层来制造耐磨层。但co合金的硬度与陶瓷轴瓦的硬度差异相比仍然较低，耐磨效果有限。
4、专利cn 203683643u公开了一种热镀锌装置零件，尤其涉及一种沉没辊轴套，包括轴向中空的沉没辊轴套主体，所述的沉没辊轴套主体的内表面和外表面均焊接有以wc或/和mob为硬质相的耐蚀硬化层。该专利虽然能提高轴套的表面耐磨性，但由于在钢制轴套表面直接堆焊金属陶瓷，热膨胀系数差异大，且堆焊工艺容易存在气孔等缺陷，在高温工况下易失效。
5、专利cn 110923608a公开了一种沉没辊轴套耐磨涂层的制备方法，其通过在钢制轴套表面喷涂和烧结fe-tic混合粉末来制备涂层。此方法使用的是fe基金属陶瓷涂层，不具备ni、co基涂层的耐热性能，在沉没辊的工况下易失效。
技术实现思路</p>1、针对在热浸镀过程中，沉没辊轴套因耐磨、耐高温性能低易失效的技术问题，本专利技术提供一种热浸镀用沉没辊轴套及其制备方法，提高了沉没辊轴套的耐磨、耐高温性能，延长了轴套的使用寿命。
2、第一方面，本专利技术提供一种热浸镀用沉没辊轴套，包括轴套基体，自轴套基体表面向外依次具有过渡层、梯度层；
3、过渡层原料采用合金粉末，梯度层原料采用合金粉末和覆膜陶瓷粉末的复合粉末；
4、过渡层原料合金粉末为镍合金粉末时，梯度层原料中合金粉末为镍合金，覆膜陶瓷粉末为表面镀有镍膜的陶瓷粉末；
5、过渡层原料合金粉末为钴合金粉末时，梯度层原料中合金粉末为钴合金，覆膜陶瓷粉末为表面镀有钴膜的陶瓷粉末；
6、梯度层中合金粉末的百分含量自内向外呈阶梯式减小，梯度层中覆膜陶瓷粉末的百分含量自内向外呈阶梯式增大。
7、进一步的，覆膜陶瓷粉末中的陶瓷粉末为al2o3、zro2、tio2、sio2、wc、sic或bn粉末中的至少一种。上述陶瓷材料与轴套所对应的陶瓷轴瓦材料硬度相近，降低相互磨损。
8、进一步的，梯度层包括由内向外厚度相等的第一层至第五层，第一层至第五层中合金粉末与覆膜陶瓷粉末的质量比分别为9：1、8：2、7：3、6：4、5：5。
9、第二方面，本专利技术提供一种热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，包括如下步骤：
10、（1）采用直接喷涂方式在轴套基体表面喷涂一层合金粉末，形成过渡层；
11、（2）采用逐层喷涂的方式在过渡层表面喷涂多层合金粉末和覆膜陶瓷粉末的复合粉末，每叠加一层，合金粉末的百分含量依次减小，覆膜陶瓷粉末的百分含量依次增加，逐层喷涂完毕后形成梯度层，获得轴套毛坯；
12、（3）将轴套毛坯放入热等静压设备进行热等静压处理。
13、进一步的，步骤（1）中，轴套基体材质为316l不锈钢。
14、进一步的，步骤（2）中，梯度层的喷涂厚度的获取方法为：
15、（1）根据热浸镀机组沉没辊及支撑臂尺寸设计轴套工程图，获得轴套尺寸；
16、（2）根据轴套尺寸，采用有限元仿真软件对热浸镀过程进行连续仿真分析，获得轴套在热平衡状态下的温度场和应力场；
17、（3）根据轴套的温度场和应力场，确定应力与该点温度下热疲劳强度相对应的点为失效临界点，所有失效临界点形成失效曲面；
18、（4）将失效曲面中离轴套表面距离最远的点作为整个轴套的失效临界点，该点到轴套表面的距离为失效深度，失效深度即为梯度层的喷涂厚度。更进一步，梯度层的分层数由失效深度确定，失效深度越大，层数越多。
19、进一步的，步骤（3）中，热等静压处理的工艺条件为，处理温度为1100℃，压力为110mpa，保温时间为2~3小时。
20、进一步的，步骤（3）中，轴套毛坯热等静压处理后进行打磨、抛光处理。
21、本专利技术的有益效果在于：
22、（1）本专利技术梯度层作为轴套的主要受力部分，梯度层中含有镍合金或钴合金复合的陶瓷材料，陶瓷作为表层梯度层部分组分，由于其高温性能和抗磨损性能好，提高了轴套材料的抵抗失效的能力，同时本专利技术梯度层原料含量采用梯度设置，梯度层覆膜陶瓷粉末的百分含量自内向外呈阶梯式增大，使得材料由内向外表面逐渐坚硬，能够抵抗磨损性，同时合金粉末的百分含量自内向外呈阶梯式减小，使材料内部的成分和结构逐渐过渡，从而减少界面处的应力集中和缺陷，有助于提高材料的整体强度和稳定性。
23、（2）本专利技术梯度层采用的覆膜陶瓷粉末为表面镀有ni膜或co膜的陶瓷粉末，由于镍合金或钴合金粉末均是自熔合金，陶瓷粉表面的ni膜或co膜增强了陶瓷粉与合金粉末的浸润性，促进了梯度层中合金粉末与陶瓷粉末的融合，提高了梯度层的强度和质量，克服了梯度层易剥落等性能缺陷，有效延长了轴套的使用寿命。
24、（3）本专利技术过渡层采用的镍合金或钴合金，使轴套基体和梯度层部分连接更紧密，更不容易剥落，提高了使用寿命。
25、（4）本专利技术过渡层和梯度层均采用喷涂的方式加工，加工表面平滑，符合轴套表面外形，克服了采用传统方式如等离子喷焊和激光熔覆处理技术等引起的加工表面不平滑、表面金属陶瓷材料难以实现金属和陶瓷组分呈连续梯度变化、不能有效处理倒角处等一系列缺陷。
26、（5）本专利技术制备方法中采用热等静压技术，促进了轴套喷涂材料的结合，实现了轴套表面的致密化。
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【技术保护点】
1.一种热浸镀用沉没辊轴套，包括轴套基体，其特征在于，自轴套基体表面向外依次具有过渡层、梯度层；
2.如权利要求1所述的一种热浸镀用沉没辊轴套，其特征在于，覆膜陶瓷粉末中的陶瓷粉末为Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、WC、SiC或BN粉末中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种热浸镀用沉没辊轴套，其特征在于，梯度层包括由内向外厚度相等的第一层至第五层，第一层至第五层中合金粉末与覆膜陶瓷粉末的质量比分别为9：1、8：2、7：3、6：4、5：5。
4.一种如权利要求1所述热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，轴套基体材质为316L不锈钢。
6.如权利要求4所述的热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，梯度层的喷涂厚度的获取方法为：
7.如权利要求4所述的热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，热等静压处理的工艺条件为，处理温度为1100℃，压力为110MPa，保温时间为2~3小时。
8.如权利要求4所述的热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，轴套毛坯热等静压处理后进行打磨、抛光处理。
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【技术特征摘要】
1.一种热浸镀用沉没辊轴套，包括轴套基体，其特征在于，自轴套基体表面向外依次具有过渡层、梯度层；
2.如权利要求1所述的一种热浸镀用沉没辊轴套，其特征在于，覆膜陶瓷粉末中的陶瓷粉末为al2o3、zro2、tio2、sio2、wc、sic或bn粉末中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种热浸镀用沉没辊轴套，其特征在于，梯度层包括由内向外厚度相等的第一层至第五层，第一层至第五层中合金粉末与覆膜陶瓷粉末的质量比分别为9：1、8：2、7：3、6：4、5：5。
4.一种如权利要求1所述热浸镀用沉没辊轴套的制备方法，其特征在于，包括如下...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁紫正，高兴昌，亢业峰，王乐，程威，张庆东，刘梦楠，辛学武，
申请(专利权)人：山东钢铁集团日照有限公司，
类型：发明
国别省市：
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