一种耐磨合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨合金材料，其特征在于，包括金属基底层，以及在所述金属基底层的表面设有的表面处理层；所述金属基底层由如下重量份的化学元素成分制成：锰5‑10份，钴5‑10份，铬8‑12份，铝30‑40份，锝0.05‑0.1份，钪0.1‑0.2份，硼1‑3份、碳0.8‑1.5份、铪1‑3份，钷0.1‑0.3份，氮0.01‑0.03份、氟0.01‑0.02份，磷≤0.01份，硫≤0.01份。本发明专利技术还公开了所述耐磨合金材料的制备方法。本发明专利技术公开的耐磨合金材料综合性能优异，成品率高，耐高温性能好，耐磨效果显著，抗氧化、抗拉伸、性能稳定性佳。

A Wear Resistant Alloy Material and Its Preparation Method

The invention discloses a wear-resistant alloy material, which is characterized by including a metal base layer and a surface treatment layer on the surface of the metal base layer. The metal base layer is made of the following chemical elements: manganese 5_10, cobalt 5_10, chromium 8_12, aluminium 30_40, gonium 0.05_0.1, scandium 0.1_0.2, boron 1_3, carbon 0.8_1.5. Hafnium 1 3, Hafnium 0.1 0.3, Nitrogen 0.01 0.03, Fluorine 0.01 0.02, Phosphorus less than 0.01, Sulfur less than 0.01. The invention also discloses a preparation method of the wear-resistant alloy material. The wear resistant alloy material disclosed by the invention has excellent comprehensive performance, high yield, good high temperature resistance, remarkable wear resistance effect, excellent oxidation resistance, tensile resistance and stable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨合金材料及其制备方法
本专利技术属于金属材料
，涉及一种合金材料，尤其涉及一种耐磨合金材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着科技的发展和社会的进步，人们对合金材料的要求越来越高，尤其是在矿山、交通、石油、建材、煤炭、冶金和机械等工业领域中，耐磨性是对合金材料的使用范围和使用寿命在一定程度上具有决定作用，是衡量合金材料综合性能的主要标志之一。目前，广泛应用的耐磨合金材料主要包括耐磨铜合金和非金属耐磨材料，前者成本高，存在韧性差和耐磨性差，生产耗能大的不足，而后者的脆性较大，在使用中易剥落，甚至开裂，难以满足现代工业发展对高性能耐磨材料的要求，应用受到极大限制。国内耐磨合金材料也较多，如硬质合金、蒙乃尔合金等，但由于这些合金的含碳量低，因而使组织中碳化物的硬质相数量不足，导致用这些合金材料做的工件经不起磨损，在介质杂质含量高、流速快的工况下，其耐磨效果差，影响使用寿命，另外它们还普遍存在均匀性较差，购买成本高、使用寿命短，品种单一的技术问题。申请公布号为CN107893186A的中国专利技术专利公开了一种耐磨合金材料，各组分元素及所占重量份数为：合成树脂10-15份，铁20-30份，锡5-8份，铝5-10份，锰1-8份，钼5-7份，锌3-8份，钴2-5份，铬1-5份，硅2-6份，磷2-4份，铂0.5-1份。此专利技术所得合金材料，具有优异的耐磨性能，可被用在一些对金属表面耐磨性能要求较高的地方使用，但是生产成本高，生产浇注不稳定，成品率低，使用范围狭窄，且还存在着高温性能差，膨胀系数大的问题，使用中易剥落甚至开裂等不足。因此，开发一种制备简单，成本低廉，成品率高，耐高温性能好，耐磨效果显著的耐磨合金材料具有非常重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种耐磨合金材料及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，制备成本低廉，适合规模化生产；制备得到的耐磨合金材料综合性能优异，成品率高，耐高温性能好，耐磨效果显著，抗氧化、抗拉伸、性能稳定性佳。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种耐磨合金材料，包括金属基底层，以及在所述金属基底层的表面设有的表面处理层；所述金属基底层由如下重量份的化学元素成分制成：锰5-10份，钴5-10份，铬8-12份，铝30-40份，锝0.05-0.1份，钪0.1-0.2份，硼1-3份、碳0.8-1.5份、铪1-3份，钷0.1-0.3份，氮0.01-0.03份、氟0.01-0.02份，磷≤0.01份，硫≤0.01份。进一步地，所述表面处理层由原料纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、光引发剂、纳米硼纤维、有机溶剂反应而成。优选地，所述纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、光引发剂、纳米硼纤维、有机溶剂的质量比为(0.1-0.3):0.2:(1-3):0.1:0.2:1:3:2:0.08:0.3:(25-30)。优选地，所述光引发剂选自安息香、安息香乙醚、二苯基乙酮中的一种或几种。优选地，所述有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷中的一种或几种。进一步地，所述耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：Ⅰ按配比将锰、钴、铬、铝、锝、钪、硼、碳、铪、钷、氮、氟、磷、硫加入非真空感应炉中，待熔化均匀后，将温度控制在750-850℃进行熔炼，然后静置20-30分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；Ⅱ按质量比将纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、光引发剂、纳米硼纤维、有机溶剂混合，然后涂覆在经过步骤Ⅰ制备得到的铸件上，再在波长为220-250nm的紫外光下固化成型，后再在80-90℃下热处理2-3小时，得到耐磨合金材料。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本专利技术提供的耐磨合金材料，制备方法简单易行，原料易得，制备成本低廉，适合规模化生产。(2)本专利技术提供的耐磨合金材料，各成分协同作用，克服了现有技术中的合金材料耐磨性差，成本高，耐高温性能和综合性能有待进一步提高的技术问题，具有综合性能优异，成品率高，耐高温性能好，耐磨效果显著，抗氧化、抗拉伸、性能稳定性佳的优点。(3)本专利技术提供的耐磨合金材料，金属基底层由锰、钴、铬、铝、锝、钪、硼、碳、铪、钷、氮、氟、磷、硫化学元素制成，协同作用，使得合金晶粒细化，韧性强度更高，耐磨性更优异，铪、钷、锝和钪的加入，提高了合金的抗热裂性能，达到提高合金耐磨和减磨的作用；也能有效减少合金高温下的材料脆性，有效避免高温使用时剥落、开裂现象的产生，还可以显著提升所制备材料在高温下的机械性能。(4)本专利技术提供的耐磨合金材料，在金属基底层表面设有表面处理层，表面处理层由氟硅材料制成，耐磨性好，耐候性和机械力学性能佳，含有铝，在固化成型阶段易向金属基底层渗入，从而提高界面相容性；在成型结构形成三维网络结构，进一步提高材料的综合性能。具体实施方式为了使本
人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术下述实施例中原料来自于摩贝(上海)生物科技有限公司。实施例1一种耐磨合金材料，包括金属基底层，以及在所述金属基底层的表面设有的表面处理层；所述金属基底层由如下重量份的化学元素成分制成：锰5份，钴5份，铬8份，铝30份，锝0.05份，钪0.1份，硼1份、碳0.8份、铪1份，钷0.1份，氮0.01份、氟0.01份，磷≤0.01份，硫≤0.01份。所述表面处理层由原料纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、安息香、纳米硼纤维、四氢呋喃反应而成。所述纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、安息香、纳米硼纤维、四氢呋喃的质量比为0.1:0.2:1:0.1:0.2:1:3:2:0.08:0.3:25。所述耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：Ⅰ按配比将锰、钴、铬、铝、锝、钪、硼、碳、铪、钷、氮、氟、磷、硫加入非真空感应炉中，待熔化均匀后，将温度控制在750℃进行熔炼，然后静置20分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；Ⅱ按质量比将纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨合金材料，其特征在于，包括金属基底层，以及在所述金属基底层的表面设有的表面处理层；所述金属基底层由如下重量份的化学元素成分制成：锰5‑10份，钴5‑10份，铬8‑12份，铝30‑40份，锝0.05‑0.1份，钪0.1‑0.2份，硼1‑3份、碳0.8‑1.5份、铪1‑3份，钷0.1‑0.3份，氮0.01‑0.03份、氟0.01‑0.02份，磷≤0.01份，硫≤0.01份。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨合金材料，其特征在于，包括金属基底层，以及在所述金属基底层的表面设有的表面处理层；所述金属基底层由如下重量份的化学元素成分制成：锰5-10份，钴5-10份，铬8-12份，铝30-40份，锝0.05-0.1份，钪0.1-0.2份，硼1-3份、碳0.8-1.5份、铪1-3份，钷0.1-0.3份，氮0.01-0.03份、氟0.01-0.02份，磷≤0.01份，硫≤0.01份。2.根据权利要求1所述的一种耐磨合金材料，其特征在于，所述表面处理层由原料纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、光引发剂、纳米硼纤维、有机溶剂反应而成。3.根据权利要求2所述的一种耐磨合金材料，其特征在于，所述纳米三氧化二铝、氧化钬、聚氨酯、氨基改性富勒烯、铝2-丁醇(2Z)-4-乙氧基-4-氧代-2-丁烯-2-醇(1:1:2)、2,3,4,5-五氟苯乙烯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、光引发剂、纳米硼纤维、有机溶剂的质量比为(0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾强，程旺生，
申请(专利权)人：湖南七纬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43