一种耐磨合金粉、耐磨涂层及耐磨涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨合金粉，包括第一组分和第二组分，其中第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳0.8～2.0％，铬3.0～7.0％，钛0.1～0.6％，钨6～10％，钒0.1～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质；第二组分为碳化硅晶须；所述第一组分占所述耐磨合金粉总质量的90％～98％，余量为第二组分。本发明专利技术能降低熔覆层应力，减少开裂现象，有效降低涂层的裂纹敏感性，制备出致密、无裂纹的耐磨涂层，既提高了涂层制备效率，又降低了热影响区，能制备出耐磨的盾构滚刀刀圈。

A preparation method of wear-resistant alloy powder, wear-resistant coating and wear-resistant coating

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨合金粉、耐磨涂层及耐磨涂层的制备方法
本专利技术涉及金属材料领域，特别是涉及一种耐磨合金粉、耐磨涂层及耐磨涂层的制备方法。
技术介绍
盾构机广泛应用于铁路、饮水、采矿、地铁建设等领域，盾构机刀具是实现掘进的“牙齿”，刀具的使用寿命影响盾构施工的进度。现有的盾构滚刀刀圈材质主要是40CrNiMo、H13、DC53三种牌号，经过热处理后，其硬度达到55-62HRC，但是依然不能满足各种复杂地质条件下的长寿命、高可靠掘进需求。因此本领域技术人员致力于开发一种耐磨合金粉、耐磨涂层及耐磨涂层的制备方法，通过该耐磨合金粉在滚刀刀圈表面制备耐磨涂层，可以提高滚刀刀圈的抗磨损性能，同时也可用于其他耐磨材料或工具。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耐磨合金粉、耐磨涂层及耐磨涂层的制备方法，通过该耐磨合金粉在滚刀刀圈表面制备耐磨涂层，可以提高滚刀刀圈的抗磨损性能，同时也可用于其他耐磨材料或工具。为实现上述目的，本专利技术提供了一种耐磨合金粉，包括第一组分和第二组分，其中所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳0.8～2.0％，铬3.0～7.0％，钛0.1～0.6％，钨6～10％，钒0.1～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质；所述第二组分为碳化硅晶须；所述第一组分占所述耐磨合金粉总质量的90％～98％，余量为第二组分。较佳的，所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳1.1～1.8％，铬3.0～5.0％，钛0.2～0.5％，钨6～8％，钒0.3～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质。较佳的，所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳1.5～1.8％，铬3.0～5.0％，钛0.2～0.5％，钨6.0～7％，钒0.3～0.5％，余量为铁和不可避免的微量杂质。较佳的，所述碳化硅晶须长径比为20～50。较佳的，所述第一组分为粒径50～150微米的铁基球状粉末；所述第二组分为直径100～600纳米，长度10～50微米的碳化硅晶须。一种耐磨涂层，由如上所述的耐磨合金粉制备而成。一种如上所述的耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：S1：将第一组分和第二组分混合均匀，得混合粉末；S2：采用等离子喷涂方法在待喷涂材料表面喷涂混合粉末；S3：激光重熔。较佳的，所述步骤S2中，采用等离子喷涂时，所用喷涂电流为400～600A，喷涂电压40～50V，喷涂距离90～110mm。较佳的，所述步骤S3中，激光重熔时的激光功率为300～1000W，光斑直径为2～5mm，移动速度为3～6mm/s。较佳的，所述待喷涂材料为去除表面氧化皮和杂质的钢件；所述步骤S3中，进行激光重溶前预热至200～300℃。本专利技术中SiC晶须在熔覆层中作为异质形核基底，能细化熔覆层晶粒，从而降低熔覆层应力，减小开裂趋势。通过在第一组分Fe基粉末基础上，添加适量的第二组分SiC晶须，结合等离子喷涂和激光重熔技术，可有效降低涂层的裂纹敏感性，制备出致密、无裂纹的耐磨涂层。既提高了涂层制备效率，又降低了热影响区的不良影响，有利于制备出耐磨的盾构滚刀刀圈。附图说明图1是实施例4的第一组分铁基合金粉末光学显微照片图。图2是实施例4的第二组分碳化硅晶须扫描电镜形貌图。图3是实施例4的盾构刀圈。图4是实施例4熔覆层与基体界面的光学显微照片图。图5是实施例4的熔覆层扫描电镜形貌图。图6是实施例4的熔覆层的能谱图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商的建议条件进行。所用试剂除非特别说明，皆为市场常规购买试剂或原料，实施方式或实施例中所使用的试验方案除非特别说明，皆为本领域常规方法。本专利技术共设6个实施例，第一组分均选用铁基球状耐磨合金粉，各实施例中除铁及不可避免的微量杂质外，其余元素所占质量百分比见表1。表1实施例1至6原料组分表实施例1至实施例6中，第一组分占耐磨合金粉总质量的比例见表2。表2:实施例1至实施例6第一组分占耐磨合金粉总质量比例表实施例1和实施例2中第一组分的粒径为10～50微米、实施例3和实施例4中第一组分的粒径为50～100微米、实施例5和实施例6中第一组分的粒径为100～150微米。实施例1和实施例2中第二组分的碳化硅晶须直径为500～1200纳米，长度10～50微米；实施例3和实施例4中第二组分的碳化硅晶须直径为100～600纳米，长度10～50微米；实施例5和实施例6中第二组分的碳化硅晶须直径为100～600纳米，长度10～50微米。所有实施例的碳化硅晶须长径比均为20～50。本申请，以实施例4为例示，实施例4中的第一组分铁基合金粉末光学显微照片如图1所示，实施例4中第二组分的SiC晶须扫描电镜形貌图如图2所示。将实施例1和实施例3喷涂在40CrNiMo基体的刀圈上，实施例2和实施例4喷涂在H13基体的刀圈上，实施例5和实施例6喷涂在DC53基体的刀圈上，前述各种基体即本申请实施例中各待喷涂材料。实施例1至实施例6中，所有待喷涂材料在激光喷涂前均去除表面氧化皮和杂质。实施例1至实施例6均采用以下方式进行制备：S1：将第一组分和第二组分混合均匀，得混合粉末，本申请所有实施例均用三维混料机混合均匀。S2：采用等离子喷涂方法在待喷涂材料表面喷涂混合粉末。S3：激光重熔。对于步骤S2,实施例1中，所用喷涂电流为400A，喷涂电压40V，喷涂距离90mm。实施例2中，所用喷涂电流为600A，喷涂电压60V，喷涂距离130mm。实施例3中，所用喷涂电流为500A，喷涂电压50V，喷涂距离100mm。实施例4中，所用喷涂电流为500A，喷涂电压50V，喷涂距离100mm。实施例5中，所用喷涂电流为450A，喷涂电压45V，喷涂距离100mm。实施例6中，所用喷涂电流为550A，喷涂电压40V，喷涂距离100mm。在完成步骤S2的喷涂后，对实施例1至实施例6的钢件进行预热，并实时检测其温度，在分别达到下列预热温度后，进行步骤S3激光重熔。实施例1的预热温度为200℃，实施例2的预热温度为300℃，实施例3的预热温度为250℃，实施例4的预热温度为285℃，实施例5的预热温度为220℃，实施例6的预热温度为240℃。对于步骤S3,实施例1中，激光重熔时的激光功率为300W，光斑直径为2mm，移动速度为3mm/s。实施例2中，激光重熔时的激光功率为1200W，光斑直径为6mm，移动速度为8mm/s。实施例3中，激光重熔时的激光功率为500W，光斑直径为4m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨合金粉，其特征是，包括第一组分和第二组分，其中所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳0.8～2.0％，铬3.0～7.0％，钛0.1～0.6％，钨6～10％，钒0.1～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质；/n所述第二组分为碳化硅晶须；/n所述第一组分占所述耐磨合金粉总质量的90％～98％，余量为第二组分。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐磨合金粉，其特征是，包括第一组分和第二组分，其中所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳0.8～2.0％，铬3.0～7.0％，钛0.1～0.6％，钨6～10％，钒0.1～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质；
所述第二组分为碳化硅晶须；
所述第一组分占所述耐磨合金粉总质量的90％～98％，余量为第二组分。


2.如权利要求1所述的耐磨合金粉，其特征是：所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳1.1～1.8％，铬3.0～5.0％，钛0.2～0.5％，钨6～8％，钒0.3～0.6％，余量为铁和不可避免的微量杂质。


3.如权利要求1所述的耐磨合金粉，其特征是：所述第一组分包括如下重量百分比的原料组分：碳1.5～1.8％，铬3.0～5.0％，钛0.2～0.5％，钨6.0～7％，钒0.3～0.5％，余量为铁和不可避免的微量杂质。


4.如权利要求1或2或3所述的耐磨合金粉，其特征是：所述碳化硅晶须长径比为20～50。


5.如权利要求1或2或3所述的耐磨合金粉，其特征是：所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱均，宋山，
申请(专利权)人：成都轨道交通产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51