一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置及其試驗方法與流程
本發(fā)明涉及沉沒輥的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置及其試驗方法。
背景技術(shù)：
連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上的沉沒輥和穩(wěn)定輥由于長期工作在500℃的熔融鋅液中，受到鋅金屬溶液的強(qiáng)烈腐蝕和滲透，輥面容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕、蝕坑而變得粗糙，嚴(yán)重影響輥面的平整度，進(jìn)而影響鍍鋅板的表面質(zhì)量；同時鋼帶由輥面帶動的運(yùn)動速度高達(dá)35～40m/s，因此引發(fā)摩擦磨損，輥子損耗十分明顯，需要經(jīng)常更換，增加生產(chǎn)成本，影響生產(chǎn)效率。
針對沉沒輥而言，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)是材料在高溫鋅液中運(yùn)行壽命、以及帶鋼熱鍍鋅質(zhì)量問題。實際帶鋼熱鍍鋅過程中，由于帶鋼很長，必須長時間連續(xù)作業(yè)，為檢測沉沒輥涂層性能，直接進(jìn)入軋鋼企業(yè)熱鍍鋅生產(chǎn)線有較大難度，可能會對帶鋼鍍鋅質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，就要求可以在實驗室內(nèi)模擬沉沒輥運(yùn)行情況。
鋅液腐蝕沉沒輥的機(jī)理是：fe與zn在高溫環(huán)境中發(fā)生溶解反應(yīng)，生成fezn化合物，變成渣料進(jìn)入鋅液中，進(jìn)而在輥面產(chǎn)生磨料磨損。磨損的機(jī)理主要包括磨料磨損、塑性變形、脆性斷裂及脫落。影響磨損失效的主要因素是磨料與沉沒輥基體顯微硬度的比值、材料的機(jī)械性能等。在鋅液腐蝕以及磨損的雙重作用下，沉沒輥表面金屬不斷溶解，且微粒不斷與輥身分離，工作層變薄，輥身直徑變小，硬度和耐磨性同步下降，當(dāng)輥身直徑和硬度下降到最小允許值時，即達(dá)到失效。除磨蝕磨損失效外，具有涂層結(jié)構(gòu)的沉沒輥還面臨因涂層與基體結(jié)合不良而引起的剝落以及因涂層結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致的鋅液浸入、涂層開裂等失效形式。當(dāng)涂層結(jié)構(gòu)存在較大氣孔，甚至微裂紋，且與基體熱應(yīng)力較大時，常會在正常腐蝕磨損失效之前，引發(fā)表面涂層開裂或表面剝落等失效。
經(jīng)檢索，中國專利申請，公開號：cn205426702u，公開日：2018.08.03，公開了一種能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動試驗的摩擦磨損試驗機(jī)，屬于磨損試驗機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。該實用新型的摩擦磨損試驗機(jī)，包括底座、固定在底座上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和上夾具，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括依次相連的電機(jī)、減速機(jī)和傳動軸，其中，待試驗的下試件為圓環(huán)形且固定安裝于傳動軸的輸出端，所述的上夾具對應(yīng)設(shè)于下試件的上方，待試驗的上試件與裝夾塊固定相連，且裝夾塊固定于上夾具的卡槽內(nèi)。該實用新型是在現(xiàn)有往復(fù)式直線運(yùn)動摩擦磨損試驗機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到的，能夠模擬不同形式摩擦副在不同接觸狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)滑動磨損過程，從而能夠更好地反映沉沒輥滑動軸承軸套與軸瓦之間的實際磨損工況。該實用新型只能對摩擦磨損進(jìn)行試驗，對于沉沒輥來說，其耐腐蝕的性能試驗更為必要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在沉沒輥在生產(chǎn)線上的高溫鋅液中做運(yùn)行壽命檢測時影響帶鋼質(zhì)量的問題，本發(fā)明提供了一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置及其試驗方法。它通過模擬沉沒輥在熔融液態(tài)鋅中的工作原理和工作環(huán)境，研究制作了沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置及其試驗方法，可以模擬沉沒輥熱鍍鋅生產(chǎn)線上實際運(yùn)行狀況，以檢測沉沒輥涂層性能優(yōu)劣。
2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，包括鋅鍋箱、保溫箱和控制機(jī)構(gòu)，鋅鍋箱的底部嵌入保溫箱內(nèi)；其中：所述鋅鍋箱的內(nèi)壁上通過軸承固定有倒品字形排列的驅(qū)動輥、模擬沉沒輥和張緊輥，模擬沉沒輥居下設(shè)置，部分模擬沉沒輥沉沒在鋅鍋箱內(nèi)的鋅液內(nèi)；驅(qū)動輥、模擬沉沒輥和張緊輥的外壁纏繞有帶鋼；所述保溫箱內(nèi)置加熱器，加熱器正對鋅鍋箱的底部；所述控制機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)和傳動帶，所述電動機(jī)通過傳動帶和驅(qū)動輥傳動式連接。在實際帶鋼熱鍍鋅過程中，由于帶鋼很長，必須長時間連續(xù)作業(yè)，為檢測沉沒輥涂層性能，直接進(jìn)入軋鋼企業(yè)熱鍍鋅生產(chǎn)線有較大難度，可能會對帶鋼鍍鋅質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，就要求可以在實驗室內(nèi)模擬沉沒輥運(yùn)行情況，而本裝置通過將模擬沉沒輥浸入鋅液內(nèi)，能夠根據(jù)沉沒輥在熔融液態(tài)鋅中的工作原理和工作環(huán)境，模擬沉沒輥熱鍍鋅生產(chǎn)線上實際運(yùn)行狀況，以檢測沉沒輥涂層性能的優(yōu)劣。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，鋅鍋箱的內(nèi)壁上還固定有刮鋅板，刮鋅板的邊緣貼近帶鋼板面，用于去除帶鋼表面的鋅液，減少帶鋼鋅層厚度，滿足長時間實驗要求；所述加熱器通過接地端子外接保溫箱箱壁，加熱器可以用電阻爐絲，需要接地端子進(jìn)行接地，以避免漏電。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，刮鋅板有兩個，在帶鋼的正反兩面均設(shè)置，并設(shè)置在靠近張緊輥的底側(cè)面，對帶鋼雙面刮鋅，提高帶鋼在試驗中的使用壽命。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，鋅鍋箱內(nèi)的鋅液液面以下還設(shè)置有溫控器；所述控制機(jī)構(gòu)還包括控制器，溫控器和加熱器均外接控制器，方便對鋅液溫度的調(diào)節(jié)控制。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述模擬沉沒輥輥面切割溝槽，溝槽與輥面拐彎處為r2mm圓弧過渡，模擬真實沉沒輥的實際結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，帶鋼呈封閉的環(huán)形帶，材質(zhì)為熱軋板材；鋅液溫度在450～480℃之間；電動機(jī)為變頻電機(jī)；帶鋼轉(zhuǎn)動速度為45～180m/min；模擬沉沒輥實際生產(chǎn)條件。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，模擬沉沒輥噴涂多元合金涂層，所述多元合金涂層由內(nèi)向外依次為沉沒輥基層、過渡層和工作層，所述過渡層為nicraly噴涂層，在沉沒輥基層噴涂nicraly作為金屬粘結(jié)層即過渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，以減小由工作層和沉沒輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；所述工作層為nicr-cr3c2復(fù)合涂層，nicr合金具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，與鋅液不相溶、不潤濕，能夠解決沉沒輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效，從而模擬附加涂層的沉沒輥的檢測試驗。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，nicraly噴涂層厚度為50～100μm，cr含量為10～30％，al含量為0～7％，y含量為1～3％；al、cr可以抑制合金層的氧化，但過高al量會帶來額外的脆性，ni與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒輥基層表面形成微冶金結(jié)合，從而提高粘結(jié)底層與沉沒輥基層的結(jié)合強(qiáng)度，y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度；所述nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為200～500μm，cr3c2含量為70～80％，nicr為20～30％，這兩個百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性，其中cr3c2含量多為80％，nicr為20％，后續(xù)通過耐磨性等表征方法的檢測，可以證明是最佳比例。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，合金涂層中cr3c2的粉基為納米粉，所述cr3c2納米粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體置于蒸餾水或去離子水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入模具中壓制成型呈前驅(qū)體；重鉻酸銨和納米碳黑粉體的配比為1：(0.17～0.21)；蒸餾水或去離子水用量為：粉體總重的55％～60％；前驅(qū)體壓制后呈塊狀，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入急凍空間中進(jìn)行急凍；溫度為-100～-140℃，時間為30～150min；急凍的目的是在盡可能短的時間里讓流體凍結(jié)，重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體攪拌均勻后迅速定位，以防止塊狀流體由于密度的不同而分層，造成后續(xù)凍干處理后鉻源和碳源的分布不均，而造成碳化反應(yīng)不均衡的不良后果；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干；凍干后的塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會發(fā)生變化，而且，凍干過程中，重鉻酸銨粉體在低溫下干燥過程中發(fā)生下列反應(yīng)：
(nh4)2cr2o7(s)＝cr2o3(s)+n2↑+4h2o(2-1)
凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持30～40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至80～85℃/min，保持50～60分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至50～65℃/min，保持80～200分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，升溫900～1200℃進(jìn)行碳化還原反應(yīng)制得納米cr3c2粉，隨著溫度的升高，碳逐漸將鉻的高價氧化物還原成鉻的低價氧化物，位置固定的碳源和其周圍位置也相對固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實現(xiàn)制得粒度均勻的納米級的碳化鉻的目的；
3cr2o3(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co(2-2)；
3(nh4)2cr2o7(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co+12h2o+3n2↑(2-3)(整體反應(yīng)過程)。
一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置的試驗方法，步驟為：
(1)將帶鋼環(huán)繞在模擬沉沒輥、張緊輥和驅(qū)動輥上，帶鋼搭頭焊接牢固，打磨平整；
(2)加熱鋅液溫度至450～480℃之間，由溫控器控制溫度；
(3)啟動電動機(jī)運(yùn)行帶鋼工作，通過加減配重砝碼數(shù)量調(diào)整張緊輥；
(4)每隔一小時使用測溫儀檢測鋅液溫度，確保鋅液溫度在設(shè)定值；
(5)每隔一小時檢查張緊輥，調(diào)整配重砝碼；
(6)每隔一小時檢查刮鋅板磨損情況，實時更換刮鋅板；
(7)每隔一小時檢查帶鋼情況，實時更換帶鋼。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，通過將模擬沉沒輥浸入鋅液內(nèi)，能夠根據(jù)沉沒輥在熔融液態(tài)鋅中的工作原理和工作環(huán)境，模擬沉沒輥熱鍍鋅生產(chǎn)線上實際運(yùn)行狀況，以檢測沉沒輥涂層性能的優(yōu)劣；
(2)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，刮鋅板的設(shè)置能夠去除帶鋼表面的鋅液，減少帶鋼鋅層厚度，滿足長時間實驗要求；
(3)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，在模擬沉沒輥基層噴涂nicraly作為金屬粘結(jié)層即過渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，以減小由工作層和沉沒輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；nicr合金還具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，與鋅液不相溶、不潤濕，能夠解決沉沒輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效；
(4)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥可以根據(jù)不同涂層成分配比和噴涂方法調(diào)節(jié)不同的涂層厚度，以適應(yīng)不同屬性及規(guī)格的沉沒輥，通用性強(qiáng)；
(5)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥膜層成分配比的限定，al、cr可以抑制合金層的氧化，但過高al量會帶來額外的脆性，ni與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒輥基層表面形成微冶金結(jié)合，從而提高粘結(jié)底層與沉沒輥基層的結(jié)合強(qiáng)度，al含量為0～7％的限定兼顧了兩方面的因素，y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度；而al含量7％的涂層，經(jīng)對比試驗，效果更佳；cr3c2含量為70～80％，nicr為20～30％，這兩個百分比范圍限定的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性，其中cr3c2含量多為80％，nicr為20％，后續(xù)通過耐磨性等表征方法的檢測，可以證明是最佳比例；
(6)本發(fā)明的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥的涂層配料中尤其是cr3c2的凍干工藝制備方法，凍干后的前驅(qū)塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會發(fā)生變化，位置固定的碳源和其周圍位置也相對固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實現(xiàn)制得粒度均勻的納米級的碳化鉻的目的；
(7)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥的涂層配料中cr3c2的凍干工藝的使用，使重鉻酸銨和納米碳黑粉體的配比限定范圍可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行盡量精確的確定，避免了過多的雜質(zhì)，能夠防止碳源或鉻源過多的殘留而影響膜層質(zhì)量；
(8)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，cr3c2的凍干過程中，加熱板溫度的范圍限定，能夠保持物料的相對低溫狀態(tài)(低于加熱板溫)，防止反應(yīng)過于強(qiáng)烈而導(dǎo)致反應(yīng)不均勻；
(9)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥用hvof方法進(jìn)行噴涂，由于多元合金涂層中的各種成分，均能夠制得納米級的粒度，因此，用hvof(超音速噴涂)方法進(jìn)行噴涂，效果更加明顯，制得的合金涂層附著力更強(qiáng)，涂層的孔隙率更?。?/p>
(10)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥噴涂前處理以及噴涂中的各種工藝參數(shù)，均是發(fā)明人結(jié)合本發(fā)明制得的納米級粉料，在進(jìn)行了各種數(shù)據(jù)采集、分析、總結(jié)等創(chuàng)造性勞動的基礎(chǔ)上獲得，制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到80mpa以上，硬度達(dá)到1200hv以上，孔隙率1％以下，使用壽命較常規(guī)wc-co涂層提高1倍以上，小型熱鍍鋅生產(chǎn)線上進(jìn)行實際工作，使用壽命超過25天；而且，在硬度試驗：nicr/cr3c2-20nicr涂層由界面至面層表面，顯微硬度逐步升高，最高達(dá)1363.3hv；
(11)本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，模擬沉沒輥的激光重熔工藝可使涂層與基材形成冶金結(jié)合，其合金層的金相組織均有細(xì)密的針狀或枝狀的共晶組織，提高了金屬原子的親和力，進(jìn)而進(jìn)一步提高了涂層與基材結(jié)合程度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明中的模擬沉沒輥多元合金涂層放大后結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實施例中對比例的nicr/wc-co涂層橫截面顯微硬度分布圖；
圖4為本發(fā)明的nicraly/cr3c2-20nicr涂層橫截面顯微硬度分布圖；
圖5為涂層截面顯微硬度分布統(tǒng)計圖；
圖6為本發(fā)明中的噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為實施例12中的陳列式噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、多組噴嘴；2、壓縮空氣進(jìn)口管道；3、氣體壓力調(diào)節(jié)閥；4、漿料通道；5、鋅鍋箱；6、保溫箱；7、控制機(jī)構(gòu)；51、驅(qū)動輥；52、模擬沉沒輥；53、張緊輥；54、帶鋼；55、鋅液；56、刮鋅板；57、溫控器；61、加熱器；63、接地端子；71、電動機(jī)；72、傳動帶；73、控制器。
具體實施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述(注：如未特別注明，實施例中含量表示為重量含量)。
實施例1
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，如圖1所示，包括鋅鍋箱5、保溫箱6和控制機(jī)構(gòu)7，鋅鍋箱5的底部嵌入保溫箱6內(nèi)；其中：所述鋅鍋箱5的內(nèi)壁上通過軸承固定有倒品字形排列的驅(qū)動輥51、模擬沉沒輥52和張緊輥53，模擬沉沒輥52居下設(shè)置，部分模擬沉沒輥52沉沒在鋅鍋箱5內(nèi)的鋅液55內(nèi)；驅(qū)動輥51、模擬沉沒輥52和張緊輥53的外壁纏繞有帶鋼54；所述保溫箱6內(nèi)置加熱器61，加熱器61正對鋅鍋箱5的底部；所述控制機(jī)構(gòu)7包括電動機(jī)71和傳動帶72，所述電動機(jī)71通過傳動帶72和驅(qū)動輥51傳動式連接。
在實際帶鋼熱鍍鋅過程中，由于帶鋼很長，必須長時間連續(xù)作業(yè)，為檢測沉沒輥涂層性能，直接進(jìn)入軋鋼企業(yè)熱鍍鋅生產(chǎn)線有較大難度，可能會對帶鋼鍍鋅質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，就要求可以在實驗室內(nèi)模擬沉沒輥運(yùn)行情況，而本裝置通過將模擬沉沒輥52浸入鋅液55內(nèi)，能夠根據(jù)沉沒輥在熔融液態(tài)鋅中的工作原理和工作環(huán)境，模擬沉沒輥熱鍍鋅生產(chǎn)線上實際運(yùn)行狀況，以檢測沉沒輥涂層性能的優(yōu)劣。
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置的試驗方法，步驟為：
1、將帶鋼54環(huán)繞在模擬沉沒輥52、張緊輥53和驅(qū)動輥51上，帶鋼54搭頭焊接牢固，打磨平整；
2、加熱鋅液55溫度至450℃左右；
3、啟動電動機(jī)71運(yùn)行帶鋼54工作，通過加減配重砝碼數(shù)量調(diào)整張緊輥53的張緊程度；
4、每隔一小時使用測溫儀檢測鋅液55溫度，確保鋅液55溫度在450℃；
5、每隔一小時檢查張緊輥53，調(diào)整配重砝碼；
6、每隔一小時檢查帶鋼54情況，實時更換帶鋼54。
經(jīng)過本試驗裝置持續(xù)的疲勞試驗，一般的沉沒輥52的使用壽命在一周左右，帶鋼54由于鋅層持續(xù)累積，每隔1小時就需要更換環(huán)形帶鋼54。
實施例2
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例1，不同和改進(jìn)之處在于：鋅鍋箱5的內(nèi)壁上還固定有刮鋅板56，刮鋅板56的邊緣貼近帶鋼54板面，用于去除帶鋼表面的鋅液，減少帶鋼鋅層厚度，滿足長時間實驗要求，刮鋅板56可以設(shè)置兩個，在帶鋼54的正反兩面均設(shè)置，并設(shè)置在靠近張緊輥53的底側(cè)面，對帶鋼54雙面刮鋅，提高帶鋼54在試驗中的使用壽命；所述加熱器61通過接地端子63外接保溫箱6箱壁，加熱器61可以用電阻爐絲，需要接地端子63進(jìn)行接地，以避免長時間的疲勞試驗產(chǎn)生漏電危險。鋅鍋箱5內(nèi)的鋅液55液面以下還設(shè)置有溫控器57；所述控制機(jī)構(gòu)7還包括控制器73，溫控器57和加熱器61均外接控制器73，方便對鋅液溫度的調(diào)節(jié)控制。
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置的試驗方法，步驟為：
1、將帶鋼54環(huán)繞在模擬沉沒輥52、張緊輥53和驅(qū)動輥51上，帶鋼54搭頭焊接牢固，打磨平整；帶鋼54轉(zhuǎn)動速度為45m/min；
2、加熱鋅液55溫度至480℃左右，由溫控器57控制溫度；
3、啟動電動機(jī)71運(yùn)行帶鋼54工作，通過加減配重砝碼數(shù)量調(diào)整張緊輥53；
4、每隔一小時使用測溫儀檢測鋅液55溫度，確保鋅液55溫度在設(shè)定值；
5、每隔一小時檢查張緊輥53，調(diào)整配重砝碼；
6、每隔一小時檢查刮鋅板56磨損情況，實時更換刮鋅板56；
7、每隔一小時檢查帶鋼54情況，實時更換帶鋼54。
經(jīng)過本試驗裝置持續(xù)的疲勞試驗，帶鋼54的試驗壽命大大增加，一般2天左右才需要更換；同時更換刮鋅板56。
實施例3
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例2，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52用316l材料制作，輥面尺寸
實施例4
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例3，不同和改進(jìn)之處在于：如圖2所示，模擬沉沒輥52噴涂多元合金涂層，所述多元合金涂層由內(nèi)向外依次為沉沒輥基層、過渡層和工作層，所述過渡層為nicral噴涂層，在沉沒輥基層噴涂nicral作為金屬粘結(jié)層即過渡層，能夠消除耐磨耐熱工作層與沉沒輥基層之間材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，以減小由工作層和沉沒輥基層膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力，改善工作層與沉沒輥基層間的力學(xué)匹配和物理相容性；所述工作層為nicr-cr3c2復(fù)合涂層，nicr合金具有優(yōu)異的耐熱、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能，還起到粘結(jié)相的作用，cr3c2具有較好的高溫硬度和抗高溫氧化性，起硬質(zhì)相的作用，在涂層中還主要起到第二相粒子彌散強(qiáng)化的作用，與鋅液不相溶、不潤濕，能夠解決沉沒輥在高溫復(fù)雜工況下極易損耗、使用壽命偏低的問題。而且，nicr-cr3c2具有與沉沒輥相近的線膨脹系數(shù)，從而可大大降低因熱沖擊而造成的涂層剝落甚至失效，從而模擬附加涂層的沉沒輥的檢測試驗。
本實施例的模擬沉沒輥52噴涂多元合金涂層的材料準(zhǔn)備：nicral納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉；
多元合金涂層的噴涂方法，步驟為：
步驟1)前處理：將模擬沉沒輥52表面機(jī)械打磨，后噴砂處理；
步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂。
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置的試驗方法，步驟為：
1、將帶鋼54環(huán)繞在噴涂多元合金涂層的模擬沉沒輥52、張緊輥53和驅(qū)動輥51上，帶鋼54搭頭焊接牢固，打磨平整；帶鋼54轉(zhuǎn)動速度為180m/min；
2、加熱鋅液55溫度至480℃左右，由溫控器57控制溫度；
3、啟動電動機(jī)71運(yùn)行帶鋼54工作，通過加減配重砝碼數(shù)量調(diào)整張緊輥53；
4、每隔一小時使用測溫儀檢測鋅液55溫度，確保鋅液55溫度在設(shè)定值；
5、每隔一小時檢查張緊輥53，調(diào)整配重砝碼；
6、每隔一小時檢查刮鋅板56磨損情況，實時更換刮鋅板56；
7、每隔一小時檢查帶鋼54情況，實時更換帶鋼54。
經(jīng)過本試驗裝置持續(xù)的疲勞試驗，噴涂多元合金涂層的沉沒輥52的使用壽命在二周左右。
實施例5
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例4，不同和改進(jìn)之處在于：過渡層為nicraly噴涂層。ni可以與al發(fā)生反應(yīng)，生成金屬間化合物，并釋放出大量熱量，使粘結(jié)底層與沉沒輥基層形成微冶金結(jié)合，而y元素適當(dāng)加入可有效降低材料氧化，進(jìn)一步提高基體與涂層結(jié)合強(qiáng)度，從而提高粘結(jié)底層與沉沒輥基層的結(jié)合強(qiáng)度。
經(jīng)本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置對噴涂多元合金涂層的模擬沉沒輥52進(jìn)行持續(xù)的疲勞試驗檢測，壽命能提高至二周以上。
實施例6
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例5，不同和改進(jìn)之處在于：nicraly噴涂層厚度為50μm，cr含量為10％，al含量為4％；y含量為3％，ni含量為83％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為200μm，cr3c2含量為70％，nicr為30％，這個百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷具有較好的互熔性。
本實施例的模擬沉沒輥52多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.17的配比置于粉體總重55％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；壓制后呈塊狀，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-100℃急凍空間中進(jìn)行急凍150min；急凍的目的是在盡可能短的時間里讓流體凍結(jié)，重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體攪拌均勻后迅速定位，以防止塊狀流體由于密度的不同而分層，造成后續(xù)凍干處理后鉻源和碳源的分布不均；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，板溫控制在100℃以下，凍干后的塊狀體只是水分子升華后形成的多微孔狀蜂窩塊，體積變化微小，均勻的鉻源和碳源定位不會發(fā)生變化，而且，凍干過程中，重鉻酸銨粉體在低溫下干燥過程中發(fā)生下列反應(yīng)：
(nh4)2cr2o7(s)＝cr2o3(s)+n2↑+4h2o2-1
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，隨著溫度的升高，碳逐漸將鉻的高價氧化物還原成鉻的低價氧化物，位置固定的碳源和其周圍位置也相對固定的鉻源進(jìn)行反應(yīng)，最終生成均勻的碳化鉻，而且還是納米級的碳化鉻；由于凍干后塊狀體微孔孔隙的均勻性，反應(yīng)中熱量的吸收也比較均勻，從而實現(xiàn)制得粒度均勻的納米級的碳化鉻的目的；
3cr2o3(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co2-2碳化反應(yīng)；
3(nh4)2cr2o7(s)+13c(s)＝2cr3c2(s)+9co+12h2o+3n2↑2-3整體反應(yīng)過程；
本實施例模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1)前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用800#～1000#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.1mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.0mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；
步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1900scfh；煤油流量：20lph；送粉速度為：4.5rpm；噴涂距離360mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1800scfh；煤油流量：22lph；送粉速度為：4.5rpm；噴涂距離360mm。
本實施例模擬沉沒輥52，經(jīng)檢測：
涂層結(jié)合強(qiáng)度測試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到89mpa；
涂層硬度分析：采用維氏硬度計進(jìn)行測量，硬度達(dá)到1200hv以上，
涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測得孔隙率0.77％；
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置對噴涂多元合金涂層的模擬沉沒輥52進(jìn)行持續(xù)的疲勞試驗檢測，壽命能提高至20天左右。
實施例7
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例5，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52的nicraly噴涂層厚度為100μm，cr含量為30％，y含量為3％，ni含量為67％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為500μm，cr3c2含量為75％，nicr為25％，這個百分比范圍的nicr粘結(jié)層與nicr-cr3c2金屬陶瓷也具有較好的互熔性。
本實施例的模擬沉沒輥52的多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicr納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.21的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用2mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為3cm，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-140℃急凍空間中進(jìn)行急凍30min；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持30分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持60分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至50℃/min，保持200分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，30分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持30分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持40分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫20分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持10分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。
本實施例模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1)前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用1000#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.5mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.2mpa，噴砂距離為100mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz70μm；
步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicry的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：2000scfh；煤油流量：21lph；送粉速度為：5.5rpm；噴涂距離380mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：氧氣流量：1900scfh；煤油流量：23lph；送粉速度為：5.5rpm；噴涂距離380mm。
本實施例模擬沉沒輥52，經(jīng)檢測：
涂層結(jié)合強(qiáng)度測試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到97mpa；
涂層硬度分析：采用維氏硬度計進(jìn)行測量，硬度達(dá)到1300hv以上，
涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測得孔隙率0.87％；
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置的試驗方法，步驟為：
1、將帶鋼54環(huán)繞在噴涂多元合金涂層的模擬沉沒輥52、張緊輥53和驅(qū)動輥51上，帶鋼54搭頭焊接牢固，打磨平整；帶鋼54轉(zhuǎn)動速度為180m/min；
2、加熱鋅液55溫度至460℃左右，由溫控器57控制溫度；
3、啟動電動機(jī)71運(yùn)行帶鋼54工作，通過加減配重砝碼數(shù)量調(diào)整張緊輥53；
4、每隔一小時使用測溫儀檢測鋅液55溫度，確保鋅液55溫度在設(shè)定值；
5、每隔一小時檢查張緊輥53，調(diào)整配重砝碼；
6、每隔一小時檢查刮鋅板56磨損情況，實時更換兩側(cè)的刮鋅板56；
7、每隔一小時檢查帶鋼54情況，實時更換帶鋼54。
經(jīng)過本試驗裝置持續(xù)的疲勞試驗，噴涂多元合金涂層的沉沒輥52的使用壽命長達(dá)28天。
檢測時，發(fā)明人還研究了涂層在500℃每隔10min淬火一次高溫條件下的熱震性能，nicr/cr3c2-25nicr涂層經(jīng)50余次循環(huán)而不發(fā)生剝落。
強(qiáng)度試驗：采用e-7膠作為粘結(jié)劑，固化后開展拉伸實驗，以0.1mm/min速率拉伸，拉伸強(qiáng)度為97.5mpa時，粘結(jié)試樣發(fā)生斷裂，斷裂面為膠結(jié)層內(nèi)，表明涂層結(jié)合強(qiáng)度大于97.5mpa。
實施例8
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例7，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52的nicraly噴涂層厚度為75μm，cr含量為20％，al含量為5％；y含量為2％，ni含量為75％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為300μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。
本實施例的模擬沉沒輥52的多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.19的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.2mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2cm，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-120℃急凍空間中進(jìn)行急凍80min；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至85℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至55℃/min，保持120分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。
本實施例模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1)前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.25mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.0mpa，噴砂距離為90mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz50μm；
步驟2)噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
本實施例模擬沉沒輥52，經(jīng)檢測：
涂層結(jié)合強(qiáng)度測試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到103.6mpa；
涂層硬度分析：采用維氏硬度計進(jìn)行測量，硬度達(dá)到1350hv以上；
涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測得孔隙率0.87％；
使用壽命評價方法：依據(jù)高溫鋅液腐蝕實驗。使用本實施例的沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置進(jìn)行檢測，使用壽命超過25天。
實施例9
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例7，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52的nicral噴涂層厚度為85μm，cr含量為20％，ni含量為72.5％，al含量為7％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為350μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。
本實施例的模擬沉沒輥52的多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicral納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.20的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.4mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2.5cm，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-110℃急凍空間中進(jìn)行急凍90min；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持35分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至60℃/min，保持100分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測，顆粒尺寸大約為30-35nm之間，粒度差距較小。
本實施例模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.15mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；
步驟2噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
步驟3：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為900w，掃描速度為550mm/min，光斑大小10×3mm。
對比試驗：nicr/wc-co涂層，粒度、厚度及工藝參數(shù)相同，制得的nicr/wc-co涂層，采用金相顯微硬度分析，如圖3所示，由界面至面層表面，硬度為236.5、271.5、361.2、525.4、608.7、844.7。
本實施例的多元合金涂層采用金相顯微硬度分析，如圖4所示，由界面至面層表面，硬度為253.4、334.1、751.2、1004.4、1122.9、1363.3。
兩種涂層截面硬度多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集整理結(jié)果如圖5所示，可以看出，本發(fā)明的nicr/cr3c2-20nicr涂層由界面至面層表面，顯微硬度逐步升高，最高達(dá)1363.3hv。
強(qiáng)度試驗：采用e-7膠作為粘結(jié)劑，固化后開展拉伸實驗，以0.1mm/min速率拉伸，拉伸強(qiáng)度為115.0mpa時，粘結(jié)試樣發(fā)生斷裂，斷裂面為膠結(jié)層內(nèi)，表明涂層結(jié)合強(qiáng)度大于115.0mpa。
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置對噴涂多元合金涂層的模擬沉沒輥52進(jìn)行持續(xù)的疲勞試驗檢測，壽命能提高至30天左右。
實施例10
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例7，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52的nicraly噴涂層厚度為75μm，cr含量為20％，ni含量為78％，al含量為1％，y含量為1％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為300μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。
本實施例的模擬沉沒輥52的多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.18的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.1mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為3cm，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-130℃急凍空間中進(jìn)行急凍100min；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持40分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至85℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至55℃/min，保持120分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測，顆粒尺寸大約為35-40nm之間，粒度差距較小。
本實施例模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.20mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為95mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz60μm；
步驟2噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
本實施例一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，經(jīng)檢測：
涂層結(jié)合強(qiáng)度測試：根據(jù)gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測定方法：制得的涂層的強(qiáng)度達(dá)到104.2mpa；
涂層硬度分析：采用維氏硬度計進(jìn)行測量，硬度達(dá)到1310hv以上，
涂層孔隙率采用涂膏法：將含有試液的膏狀物均勻涂敷在經(jīng)過清潔和干燥處理的試樣表面。膏狀物中的試液滲入涂層孔隙，與基體金屬作用，生成具有特征顏色的斑點(diǎn)，對膏體上有色斑點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，即可得到涂層孔隙率，測得孔隙率1.37％；
涂層使用壽命檢測：本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，使用壽命超過30天。
實施例11
本實施例的一種沉沒輥耐高溫鋅液腐蝕磨損的試驗裝置，基本結(jié)構(gòu)同實施例7，不同和改進(jìn)之處在于：模擬沉沒輥52的nicraly噴涂層厚度為85μm，cr含量為20％，ni含量為72.5％，al含量為5.5％，y含量為2.0％；nicr-cr3c2復(fù)合涂層厚度為450μm，cr3c2含量為80％，nicr為20％。
本實施例的模擬沉沒輥52的多元合金涂層材料準(zhǔn)備：nicraly納米粉，nicr-cr3c2混合納米粉，其中，納米cr3c2粉的制備方法為：
步驟一：混合：將重鉻酸銨粉體和納米碳黑粉體按重量比1：0.20的配比置于粉體總重60％的蒸餾水中，混合攪拌均勻呈流體狀，加入方形模具中壓制成型呈前驅(qū)體；用1.4mpa壓力壓制后呈塊狀，壓至厚度為2.5cm，以方便進(jìn)行急凍；
步驟二：急凍：將前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入-110℃急凍空間中進(jìn)行急凍90min；
步驟三：凍干：將急凍好的前驅(qū)體快速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥倉中進(jìn)行凍干，凍干工藝曲線為：
a、初期：板溫0℃～100℃，升溫斜率2℃/min，100℃保持35分鐘，抽真空至60pa以內(nèi)；
b、中期：板溫降溫至80℃/min，保持50分鐘，真空控制在100pa以內(nèi)；
c、后期，板溫降溫至60℃/min，保持100分鐘，真空控制在80pa以內(nèi)。
步驟四：碳化：關(guān)閉真空冷凍干燥倉冷阱，采用快速升溫后再階段式降溫的模式，40分鐘內(nèi)升溫至1200℃保持25分鐘，10分鐘內(nèi)降溫至1100℃再保持45分鐘，10分鐘內(nèi)再降溫至1000℃保溫30分鐘，5分鐘內(nèi)再降溫至900℃保持5分鐘，這種階段式降溫的優(yōu)點(diǎn)是，保持反應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保證碳化反應(yīng)的均勻性以及實現(xiàn)制得粒度更加均勻的納米級的碳化鉻，經(jīng)sem掃描電鏡檢測，顆粒尺寸大約為30-35nm之間，粒度差距較小。
本實施例的模擬沉沒輥52的噴涂方法，步驟為：
步驟1前處理：將沉沒輥表面機(jī)械打磨，打磨使用900#碳化硅砂紙對基材表面進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗，丙酮脫脂；將沉沒輥表面機(jī)械打磨至至少sa3級清潔度；后噴砂處理，使用粒徑為0.15mm鑄鐵砂為磨粒，壓縮空氣壓力1.3mpa，噴砂距離為80mm，噴砂角度為20°，使精糙度到達(dá)rz40μm；
步驟2噴涂：用hvof方法進(jìn)行噴涂：
nicraly的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1950scfh；煤油流量：20.82lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
nicr-cr3c2的噴涂方法參數(shù)為：噴槍噴嘴氧氣流量：1850scfh；煤油流量：22.7lph；送粉速度為：5.0rpm；噴涂距離380mm；
步驟3：冷卻后用激光器進(jìn)行激光重熔工藝處理，激光功率為1000w，掃描速度為550mm/min，光斑大小10×3mm。
實施例12
本實施例的模擬沉沒輥52用hvof方法進(jìn)行噴涂時，噴槍噴嘴采用如圖6所示的多組噴嘴1的結(jié)構(gòu)，噴涂效率高，噴涂均勻；多組噴嘴1固定于截面呈手電筒狀的漿料通道4外開的喇叭口端，漿料通道4頸部外開壓縮空氣進(jìn)口管道2，并由氣體壓力調(diào)節(jié)閥3調(diào)節(jié)壓力，噴槍噴嘴的錐型入口具有一定集束作用，喉管設(shè)計可以加強(qiáng)漿料的沖蝕能力，同時也可以使其在噴槍噴嘴截面上的分布更為均勻。多噴嘴設(shè)計可以采用如圖7所示的陣列式噴槍噴嘴，漿體經(jīng)磨液泵抽取進(jìn)入管道，在進(jìn)入噴槍噴嘴前，壓縮氣流由頸部進(jìn)入，產(chǎn)生邊界層的紊流擴(kuò)散作用，將與磨液泵抽取的漿料發(fā)生能量及動量交換，可以使混合漿料分布分為均勻。陣列式噴槍噴嘴可以減小混合區(qū)類似于喉管長度，并使噴射沖蝕保持相對一致性。
以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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