用于液压材料的表面防护层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了用于液压材料的表面防护层及其制备方法，属于材料表面防护技术领域，包括：提供WO

【技术实现步骤摘要】
用于液压材料的表面防护层及其制备方法
本专利技术属于材料表面防护
，具体涉及用于液压材料的表面防护层及其制备方法。
技术介绍
液压系统广泛应用于汽车制造、矿山冶金、港口运输、石油、石化、印刷、机械制造、国防军工等领域，但液压系统中种类繁多的液压元器件、尤其是关键部件的服役环境复杂苛刻，极大的威胁了设备运行的稳定性。其中，因磨损失效而导致的设备故障问题尤为常见。如液压缸通过杆状部件的往复运动或摆动将液压能转变为机械能，具有结构简单、运动平稳可靠的优点，在各种机械的驱动系统中被广泛使用，如液压油缸主要由缸筒、液压杆、活塞、端盖几部分组成。液压杆是支持液压缸做工的连接部件，需要承担频繁高速的往复运动承力，还受到介质的冲击和腐蚀，与填料产生摩擦，容易在使用过程中出现磨损、腐蚀、变形等现象导致液压系统失效，延误生产进度。因此对液压材料的要求性能高，其质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性，要求具有良好的强度和硬度、抗磨损能力，并且由于浸泡在油中，需要具有良好的抗腐蚀性能。为防止液压材料因缺少表面强化而缺少所需要的抗磨损和抗腐蚀能力，进而提高其使用寿命，通常在构件表面进行防护处理。目前，常用的表面加工处理工艺如渗碳、渗氮、碳氮共渗等也难以满足液压部件耐磨损、耐腐蚀以及承受交变载荷冲击的使用要求。其次，在表面强化的处理过程中易造成结合强度不足、热处理变形、热应力产生裂纹而造成废品率高、孔隙率高以及表面粗糙等的缺点，而导致产品的耐磨性、耐蚀性、抗冲击性能、疲劳强度和使用寿命达不到设计要求，而且还需要后续精加工使得生产成本也显著提高。因此，在液压材料及其关键部件表面设置具有耐磨减摩效用的表面防护层，使液压材料及部件的耐磨减摩性能明显提升，延长其使用寿命具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能降低防护层孔隙率，显著提高其致密性和与基体液压材料的结合强度；能降低防护层的磨损量和磨损率，增加防护层及液压材料的耐磨性能；使得防护层具有更优异的表面质量和结构致密性的用于液压材料的表面防护层的制备方法。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：用于液压材料的表面防护层的制备方法，包括：-提供WO2.9、Co3O4和炭黑为原料，在真空环境下进行还原碳化制得WC-Co复合粉末；上述WC-Co复合粉末粒径不高于1μm；-提供机械化制备得合金化粉体与上述WC-Co复合粉末制成熔覆料；上述合金化粉体粒径不高于50μm；-提供液压材料，在氧化铋和三氧化二锑存在的条件下，对上述熔覆料通过等离子熔覆处理得到初级表面防护层；上述熔覆料在液压材料表面的初始覆积厚度为0.2-1.5mm；-提供激光熔覆和去应力热处理，对上述初级表面防护层进行表面强化，得到液压材料的表面防护层。上述制备方法在等离子熔覆的基础上进行激光熔覆，对液压材料进行了表面强化，使得防护层具有低的孔隙率，显著提高防护层的致密性和与基体液压材料的结合强度，也能降低防护层的磨损量和磨损率，增加防护层及液压材料的耐磨性能，也使得防护层具有更优异的表面质量和结构致密性，使防护层在摩擦和使用过程中不易剥落和开裂。对本专利技术而言，还原碳化操作条件如下：真空压强不高于10Pa，温度为1050-1350，℃升温速率为20-50℃/min，保温in时间为2-6h；原料中WO2.9、Co3O4和炭黑的重量比为13-16:1:1。对本专利技术而言，机械化制备条件如下：磨球为氧化锆磨球，球料比20-25:1，转速为1200-1800r/min，球磨时间为12-24h。对本专利技术而言，熔覆料中还包括2.5-5wt％的硅酸钠；上述熔覆料经球磨制得，上述球磨转速为150-250r/min，时间为1-1.5h。对本专利技术而言，等离子熔覆处理条件为：喷涂距离20-50mm，搭接率25-35％，电流为300-500A，熔覆速率为300-500mm/min，送粉量为20-50g/min，氩气流量为10-20L/min。对本专利技术而言，氧化铋和三氧化二锑的介入量分别为熔覆料重量的0.02-0.15wt％和0.05-0.5wt％。两者介入熔覆过程，有效抑制WC-Co粉末在高温下分解脱碳和不同合金化材料间的偏聚偏析现象，促使合金化材料的畸变松弛，降低了防护层的内应力，显著提高防护层的致密性和结合强度，使得防护层具有低的孔隙率，提高防护层与基体间结合力；同时两者介入后增加了晶粒长大阻力，也使得不同材料形成的晶粒被细化，有利于改善防护层的韧性和高温断裂抗力，也能避免使用中防护层与其他材料发生磨损，降低防护层的磨损量和磨损率，从而增加防护层及液压材料的耐磨性能。对本专利技术而言，激光熔覆操作条件为：激光器功率为5-10KW，电流为150-250A，激光扫描速度为10-15mm/s，光束直径为2.5-3.5mm，熔覆过程通氩气保护，氩气流量为为20-30L/min。在等离子熔覆的基础上进行激光熔覆，能使得等离子熔覆中形成的枝晶在二次熔覆处理中被破碎，形成更细小均匀化的晶体，使得防护层的分子排列混乱化，位错密度高，应力方向性发生差异，有助于减少应力集中达到降低内应力，使防护层和基体液压材料间具有高的结合紧密度，也使得防护层具有更优异的表面质量及耐磨性。作为优选，去应力热处理操作为：将带有表面防护层的液压材料送入150-400℃的环境下保温0.5-1h即可。去应力热处理能进一步释放防护层内部以及防护层和基体接触区的内应力，显著提高防护层的表面光洁度、结构致密性和层间结合强度，使防护层在摩擦和使用过程中不易剥落和开裂。本专利技术的目的还在于提供由上述的制备方法制得的用于液压材料的表面防护层，上述防护层包括WC-Co复合粉末和合金化粉体，WC-Co复合粉末在防护层中的百分占比为0.5-1.5wt％；合金化粉体的组分百分比为：C0.5-2.5wt％、Mn0.2-0.5wt％、Cr8-15wt％、B0.05-0.15wt％、La0.05-0.5wt％、SiC0.5-1.5wt％、CrN0.05-0.1wt％、CeO20.02-0.1wt％，其余为Fe。该表面防护层具有低内应力、高致密度、抗磨损性优等优点，适用于液体介质环境中高磨损高腐蚀工况作业下的基体防护，能够提高液压材料的综合性能及服役寿命，减少了防护层的材料消耗，节省使用成本，还表现出优异的防锈性能，对各种金属具有优异的气液相防锈性能，满足多种实际生产需求。本专利技术的目的还在于提供由上述的制备方法制得的用于液压材料的表面防护层在高磨损高腐蚀工况作业下的基体防护领域的用途。该表面防护层适用于液体介质环境中高磨损、高腐蚀工况作业下的基体防护，尤其适用于液压、给排水、海洋领域等系统的基体，例如齿轮、阀门、滑片、密封环等，从而有效提高基体的综合性能及服役寿命，具有很好的应用价值。本专利技术的另一个目的还在于提供一种液压材料，包括基体，上述基体表面设置有上述的制备方法制得的表面防护层。优选的，上述基体的材质为易车铁、不锈钢、轴承钢、钛合金或合金钢等。更优选的，基体为铁合金材料。防护层和基体均为铁合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于液压材料的表面防护层的制备方法，包括：/n-提供WO

【技术特征摘要】
1.用于液压材料的表面防护层的制备方法，包括：
-提供WO2.9、Co3O4和炭黑为原料，在真空环境下进行还原碳化制得WC-Co复合粉末；所述WC-Co复合粉末粒径不高于1μm；
-提供机械化制备得合金化粉体与所述WC-Co复合粉末制成熔覆料；所述合金化粉体粒径不高于50μm；
-提供液压材料，在氧化铋和三氧化二锑存在的条件下，对所述熔覆料通过等离子熔覆处理得到初级表面防护层；所述熔覆料在液压材料表面的初始覆积厚度为0.2-1.5mm；
-提供激光熔覆和去应力热处理，对所述初级表面防护层进行表面强化，得到液压材料的表面防护层。


2.根据权利要求1所述的用于液压材料的表面防护层的制备方法，其特征是：所述还原碳化操作条件如下：真空压强不高于10Pa，温度为1050-1350℃，升温速率为20-50℃/min，保温时间为2-6h；所述原料中WO2.9、Co3O4和炭黑的重量比为13-16:1:1。


3.根据权利要求1所述的用于液压材料的表面防护层的制备方法，其特征是：所述机械化制备条件如下：磨球为氧化锆磨球，球料比20-25:1，转速为1200-1800r/min，球磨时间为12-24h。


4.根据权利要求1所述的用于液压材料的表面防护层的制备方法，其特征是：所述熔覆料中还包括2.5-5wt％的硅酸钠；所述熔覆料经球磨制得，所述球磨转速为150-250r/min，时间为1-1.5h。


5.根据权利要求1所述的用于液压材料的表面防护层的制备方法，其特征是：所述等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：嘉兴市轩禾园艺技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33