專利名稱：一種耐磨涂層的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐磨涂層的制備方法，屬于粉末冶金技術領域。
背景技術：
材料是人類生存和發(fā)展的物質基礎之一。當今社會已經把降低材料的損耗作為一 個非常重要的問題。機械零件的失效大多數是從表面開始，材料的表面強度直接影響機械 零件的使用壽命。據不完全統(tǒng)計，全世界各類機械零部件每年因摩擦磨損造成的經濟損失 高達數千億美元。由于摩擦磨損發(fā)生在材料表面，因此采用先進的表面技術，在普通材料表 面優(yōu)化設計制備出所需的耐磨涂層是一種簡便有效的方法。它不僅可顯著提高產品的可靠 性和使用壽命，減少產品的維修和更換，而且節(jié)約材料和能源，有利于環(huán)境保護，是材料科 學的發(fā)展方向之一。通過表面冶金強化使鋼材等材料表面獲得高耐磨能力的覆層是提高零件使用壽 命，節(jié)約鋼材和貴重合金材料的重要手段。因此，近些年來材料表面新技術特別是涂層技術 的發(fā)展愈來愈快。目前，研究主要集中于熱噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂或激光熔敷等技術獲得的M 基、Co基、Fe基等耐磨耐蝕涂層上，但是從工藝上都有其局限性，如熱噴焊涂層工藝性差， 涂層質量低；激光熔敷所用設備昂貴，激光功率??；等離子噴涂、爆炸噴涂噪音污染，設備 復雜，工藝性不穩(wěn)定等，因而，在工程應用中受到一定的限制。因此，采用一種新的方法制備 耐磨抗腐蝕涂層得到了人們的廣泛重視。真空熔燒技術是利用液態(tài)釬料合金在基體金屬上的潤濕和鋪展而在基體表面形 成一種具有特殊性能涂層的技術。真空熔燒法制備涂層，則是一種使用真空熔燒設備，在真 空條件下，對涂覆于零件表面的合金涂層加熱，使合金涂層材料發(fā)生熔融，并與基體材料之 間發(fā)生溶解和擴散等物理化學反應，即用表面冶金的方法得到具有耐磨、抗蝕及耐高溫等 優(yōu)良性能的表面涂層技術。在合金粉末中可以加入純金屬、高硬度的間隙相以及其它非金 屬陶瓷粉末等提高涂層的性能。近十年來，其研究報道多集中在對鎳基、鈷基、鐵基釬涂涂層的微觀結構和界面結 合機制的研究，制備涂層也多選用自熔性合金粉末。自熔性合金是一類應用廣泛的具有優(yōu) 良耐磨抗蝕性能的涂層材料，其特點是通過添加少量的B、Si元素，一方面使合金熔點大幅 度降低，在重熔時具有良好的流動性和自脫氧造渣性能，從而能夠獲得結晶致密的、與基材 結合良好的高強度涂層，并具有很好的耐腐蝕性能；另一方面，在涂層中形成彌散分布的 MB、CrB等高硬度的硼化物相，使涂層具有良好的耐磨性能。另外，在涂層中加入WC或TiC 等硬質相，可以很大程度提高涂層的耐磨性能，從而達到更高的工作條件，在生產生活中， 有很大的應用價值和意義。雖然現有技術已經將鎳基或鐵基自熔合金粉與WC或TiC混合后經真空燒結制備 耐磨涂層，但其燒結溫度在1050°C以上，溫度過高對基體性能不利。而且真空燒結對于工業(yè) 化規(guī)模生產的成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種耐磨涂層的制備方法，用于克服以上現有技術的不足。本發(fā)明的耐磨涂層的制備方法，包括如下步驟(1)混合涂層的成分為 W9 57%、Ni4 10%、Cr6 15%、Sil. 2 4%、C2 5%>B1. 2 4%，其余為Fe，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料， 鎳以鎳粉為原料，其它元素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的1 以!^e粉為原料調整； 將上述原料裝入球磨桶內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于950 980°C燒結40 60min，冷卻后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。本發(fā)明之所以可以在950 980°C的溫度下燒結得到耐磨涂層，是因為原料使用 了元素粉，其中鎢與碳、硼和硅之間，以及鉻與碳、硼之間會發(fā)生放熱反應，強化燒結過程， 可以在較低溫度下燒結成涂層。從而對鋼件的性能影響減小。此外，由于放熱反應的強化 作用，還可以在氫氣氣氛下燒結成涂層，從而可以實現連續(xù)的大規(guī)模工業(yè)生產，并且生產成 本降低。元素硼使用硼鐵為原料是因為單質硼價格太高。由于在燒結過程中形成硼化物和 碳化物，使得涂層的耐磨性明顯提高，從而得到具有優(yōu)異耐磨性的涂層。涂層的耐磨性是高 錳鋼的10倍以上。由此避免使用高成本鋼的材料整體制作鋼件，或者減小原有鋼件的厚度 達到節(jié)約材料和運轉動力，從而使企業(yè)生產成本明顯降低。
具體實施例方式實施例1按如下步驟在鋼件上制備耐磨涂層(1)混合:涂層的成分為擬5%、慰8%、012%、3丨3%、02.5%、83%，其余為!^， 按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元素以 其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶內，加 入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于970°C燒結50min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。實施例2按如下步驟在鋼件上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為 W45%、Ni4%、Cr7%, Sil. 5%, C4. 5%, Bi. 5%，其余為 Fe，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元 素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于960°C燒結45min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。實施例3按如下步驟在鋼件上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為吧5%、慰6%、010%、5丨2.4%、03.8%、82.4%，其余為 狗，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元 素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶 內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于970°C燒結50min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。實施例4按如下步驟在鋼件上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為冊％、附10%、015%、5丨4%、02%、84%，其余為？6，按 照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元素以其 相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以狗粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶內，加入 8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于980°C燒結60min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。實施例5按如下步驟在鋼件上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為耶7%、慰4%、06%、5丨1.2%、05%、81.2%，其余為!^， 按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元素以 其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶內，加 入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于950°C燒結40min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。
實施例6按如下步驟在球磨機襯板上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為吧5%、慰6%、010%、5丨2.4%、03.8%、82.4%，其余為 狗，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元 素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶 內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于970°C燒結50min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的襯板。實施例7按如下步驟在球磨機出料格子板上制備耐磨涂層(1)混合涂層的成分為吧5%、慰6%、010%、5丨2.4%、03.8%、82.4%，其余為 狗，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以鎳粉為原料，其它元 素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的狗以!^e粉為原料調整；將上述原料裝入球磨桶 內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂 處理后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于970°C燒結50min，冷卻 后出爐得到具有耐磨涂層的襯板。
權利要求
1.一種耐磨涂層的制備方法，包括如下步驟(1)混合涂層的成分為W9 57%、Ni4 10%、Cr6 15%、Sil.5 4%、C2 5%、 Bi. 5 4%，其余為Fe，按照所述成分比例均勻混合涂層粉末，其中W以WC作為原料，鎳以 鎳粉為原料，其它元素以其相應的鐵合金粉作為原料，余下的1 以!^e粉為原料調整；將上 述原料裝入球磨桶內，加入8%飽和橡膠汽油溶液球磨混合2小時；(2)涂覆將待涂覆的鋼件表面噴砂處理，將上述混合好的料漿均勻涂覆在噴砂處理 后的鋼件表面上；(3)干燥將上述涂覆好的鋼件置于干燥箱中于100°C下干燥1小時；(4)燒結將上述干燥好的鋼件置于連續(xù)氫氣燒結爐中于950 980°C燒結40 60min，冷卻后出爐得到具有耐磨涂層的鋼件。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述鋼件是球磨機襯板或球磨機出料 格子板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐磨涂層的制備方法，包括混合鎢、鎳、鉻、硅、碳、硼和鐵粉末，經球磨制成料漿后涂覆在鋼件表面，再經干燥后燒結。本發(fā)明的方法燒結溫度低，對鋼件影響小，可連續(xù)生產，涂層的耐磨性高，工件使用壽命長，降低企業(yè)生產成本。
文檔編號B22F7/00GK102120263SQ20101000042
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權日2010年1月8日
發(fā)明者王剛, 王振明 申請人:三河市科大博德粉末有限公司