三元硼化物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种三元硼化物及其制备方法和应用，属于金属材料的镀覆领域。其目的是为了提供一种制备简便、成本低的三元硼化物及其制备方法和应用。本发明专利技术三元硼化物是由包括26.6份TiO2、35.9份Cr2O3、25.9份B4C、11.6份C的原料制备得到的；本发明专利技术的三元硼化物用于制备铁基耐磨涂层。本发明专利技术的三元硼化物可用于增强铁基涂层，采用该三元硼化物制备得到的涂层稀释率低，热影响区小，与基体的结合力强，为冶金结合，涂层的厚度可调，且制造成本低。

Ternary boride and its preparation method and Application

The invention discloses a ternary boride and a preparation method and application thereof, belonging to the field of metal material plating. The aim is to provide a simple and low cost ternary boride and its preparation method and application. The ternary boride of the invention is prepared from raw materials including 26.6 phr of titanium dioxide, 35.9 phr of Cr2O3, 25.9 phr of B4C and 11.6 phr of C. The ternary boride of the invention is used to prepare iron-based wear-resistant coating. The ternary boride of the invention can be used to strengthen iron-based coatings. The coatings prepared by the ternary boride have low dilution rate, small heat-affected zone, strong bonding force with the matrix, metallurgical bonding, adjustable coating thickness and low manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
三元硼化物及其制备方法和应用
本专利技术属于金属材料的镀覆领域，特别是涉及一种用于铁基耐磨涂层的三元硼化物及其制备方法和应用。
技术介绍
Fe60合金粉末是典型的激光制备高硬度高耐磨合金涂层的原材料之一，其缺点是熔点较高、自熔性较差、激光熔覆层裂纹敏感性大、容易产生气孔等，这些缺点限制了其应用的广泛性。特别是当利用激光熔覆沉积制备大尺寸高厚度(＞3mm)摩擦零件时，应力和组织相变应力导致的裂纹使制约激光成形高性能摩擦零件的关键难题。因此，对于激光增材制造高耐磨铁基合金零件，需要从合金成分设计入手、通过添加增强增韧成分形成新的合金成分体系，研究激光增材制造调控组织结构与性能新方法。三元硼化物具有高硬度、高弯曲强度、低密度、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，以及与钢基体的热膨胀系数接近等特性，是钢基体理想的覆层材料。铁基合金来源广泛、价格低廉，在低于200℃时硬度及性能良好，但是在熔覆用铁基合金粉末中加入三元硼化物，以此来制备高耐磨铁基涂层的研究却不多见。目前研究较多的三元硼化物为Mo2FeB2、Mo2NiB2、WCoB，虽然具有较高的硬度、耐磨性、耐蚀性，但是由于含有金属钼、钨，价格很高。本专利技术旨在研发低成本三元硼化物，并用与增强铁基合金，提高铁基涂层的耐磨性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备简便、成本低的三元硼化物及其制备方法和应用，本专利技术的三元硼化物用于强化铁基耐磨涂层，得到的涂层具有较高硬度和极佳的耐磨损性能，成本低，易于实现工业化。本专利技术涉及一种三元硼化物，所述三元硼化物为Cr0.5Ti0.5B2。优选地，所述三元硼化物是由包括26.6份TiO2、35.9份Cr2O3、25.9份B4C、11.6份C的原料制备得到的；以上份数均为质量份数。本专利技术还涉及一种三元硼化物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：按照质量份数分别称取26.6份TiO2粉末、35.9份Cr2O3粉末、25.9份B4C粉末、11.6份C粉，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入聚乙烯醇和纯净水；经过球磨混料、喷雾造粒、反应烧结制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物。优选地，所述聚乙烯醇的加入量为混合粉末1的1.5wt％。优选地，所述纯净水的加入量是1kg混合粉末1中加入1L纯净水。优选地，所述球磨混料中球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h。优选地，所述烧结的烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1300～1400℃，保温时间2h，随炉冷却。优选地，所述制备得到的三元硼化物的粒径为90～150μm。本专利技术还涉及一种三元硼化物的应用，所述三元硼化物用于制备铁基耐磨涂层。本专利技术三元硼化物及其制备方法和应用与现有技术不同之处在于：本专利技术提供了一种新的三元硼化物(Cr0.5Ti0.5B2)，其可用于增强铁基涂层，采用该三元硼化物制备得到的涂层稀释率低，热影响区小，与基体的结合力强，为冶金结合，涂层的厚度可调，且制造成本低。2、采用本专利技术的三元硼化物制备得到的铁基涂层具有很高的硬度和耐磨性，在挖土机铲齿、球磨机衬板、煤矿所用刮板输送机、轴承等需要耐磨的地方都可以应用。附图说明图1为验证试验中得到的三元硼化物增强铁基高耐磨涂层截面形貌图；图2为验证试验中得到的三元硼化物增强铁基高耐磨涂层的X射线衍射图。具体实施方式通过以下实施例和验证试验对本专利技术的三元硼化物及其制备方法和应用作进一步的说明。实施例1本实施例的三元硼化物按以下步骤进行制备：分别称取TiO2粉末26.6kg、Cr2O3粉末35.9kg、B4C粉末25.9kg、C粉11.6kg，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入1.5kg聚乙烯醇和100L纯净水；经过球磨混料，球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h，喷雾造粒、反应烧结(烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1300～1350℃，保温时间2h，随炉冷却)制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物粉末(所制备的三元硼化物粉末粒径为90～150μm)。实施例2本实施例的三元硼化物按以下步骤进行制备：分别称取TiO2粉末26.6kg、Cr2O3粉末35.9kg、B4C粉末25.9kg、C粉11.6kg，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入1.5kg聚乙烯醇和100L纯净水；经过球磨混料，球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h，喷雾造粒、反应烧结(烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1350～1400℃，保温时间2h，随炉冷却)制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物粉末(所制备的三元硼化物粉末粒径为70～130μm)。实施例3本实施例的三元硼化物按以下步骤进行制备：分别称取TiO2粉末26.6kg、Cr2O3粉末35.9kg、B4C粉末25.9kg、C粉11.6kg，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入1.5kg聚乙烯醇和100L纯净水；经过球磨混料，球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h，喷雾造粒、反应烧结(烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1300～1400℃，保温时间2h，随炉冷却)制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物粉末(所制备的三元硼化物粉末粒径为100～150μm)。实施例4本实施例的三元硼化物按以下步骤进行制备：分别称取TiO2粉末26.6kg、Cr2O3粉末35.9kg、B4C粉末25.9kg、C粉11.6kg，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入1.5kg聚乙烯醇和100L纯净水；经过球磨混料，球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h，喷雾造粒、反应烧结(烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1320～1380℃，保温时间2h，随炉冷却)制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物粉末(所制备的三元硼化物粉末粒径为40～100μm)。实施例5本实施例的三元硼化物按以下步骤进行制备：分别称取TiO2粉末26.6kg、Cr2O3粉末35.9kg、B4C粉末25.9kg、C粉11.6kg，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入1.5kg聚乙烯醇和100L纯净水；经过球磨混料，球磨机的转速为300r/min，球磨时间2h，喷雾造粒、反应烧结(烧结制度为：Ar2保护，控制温度在1380～1400℃，保温时间2h，随炉冷却)制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物粉末(所制备的三元硼化物粉末粒径为10～70μm)。验证试验采用上述实施例1-5中制备得到的三元硼化物制作三元硼化物强化铁基耐磨涂层，具体按以下步骤进行：(1)Q235钢基体的表面处理：首先用刚玉砂轮机对Q235钢基体进行打磨，去除表面的锈迹并增加表面的粗糙度，然后用砂纸打磨平整，用酒精擦拭干净并吹干；(2)感应熔覆预涂层的制备：将实施例1-5制备得到的三元硼化物粉末和Fe60合金粉末按质量比为3:97混合得到合金粉末，向合金粉末中加入合金粉末5wt％的水玻璃和10wt％的去离子水调制成糊状涂覆于基体表面，形成一层预置涂层，预置涂层的厚度为1mm；(3)采用感应熔覆设备(感应熔覆设备为高频感应加热设备，所用的加热电流为700A，感应线圈与试样的距离为0.8mm)加热上述预置涂层，使预置涂层以及部分Q235钢熔化形成熔池并发生冶金反应，即形成三元硼化物强化铁基耐磨涂层。对上述得到的三元硼化物铁基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元硼化物，其特征在于：所述三元硼化物为Cr0.5Ti0.5B2。

【技术特征摘要】
1.一种三元硼化物，其特征在于：所述三元硼化物为Cr0.5Ti0.5B2。2.根据权利要求1所述的三元硼化物，其特征在于：所述三元硼化物是由包括26.6份TiO2、35.9份Cr2O3、25.9份B4C、11.6份C的原料制备得到的；以上份数均为质量份数。3.一种三元硼化物的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：按照质量份数分别称取26.6份TiO2粉末、35.9份Cr2O3粉末、25.9份B4C粉末、11.6份C粉，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入聚乙烯醇和纯净水；经过球磨混料、喷雾造粒、反应烧结制备得到Cr0.5Ti0.5B2，即三元硼化物。4.根据权利要求3所述的三元硼化物的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊自拴，郭漫青，樊金明，王山松，
申请(专利权)人：天津德天助非晶纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12