一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法。本发明专利技术以钢材经高温淬火、高温回火调质，再经预矫机预矫，无心车床剥皮，然后滚光精矫，切断得到合金钢；以纳米La2O3/CeO2为喷涂粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，对合金钢表面进行氮碳共渗处理；将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，热固化处理制得直线导轨用高耐磨合金钢。本发明专利技术制备的合金钢表面经稀土喷涂、氮碳共渗、有机涂层三层涂层处理，具有优异的耐磨损性能。的耐磨损性能。

A high wear resistant alloy steel for linear guide rail and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金钢制备
，具体为一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]直线导轨在当今工业生产中被广泛应用，可降低生产成本，加快生产进程，因此备受青睐；但导轨在循环接触工作中，很容易产生滚动疲劳磨损，从而造成生产过程中精度下降，甚至可能造成生产产品报废，从而减短直线导轨的服役年限；因此制备耐磨型材料用于直线导轨可解决当前问题。
[0003]我国合金钢热处理技术日益完善，合金钢由于其低成本、高塑性、高韧性和高耐磨性被广泛用于机械制造；为进一步增强合金钢的耐磨性能，可对合金钢进行表面处理，常用的处理手段有多元共渗、镀锌、陶瓷涂层、有机涂层等等。本专利技术采用氮碳共渗、有机涂层多层复合提高合金钢的耐磨性能，制备工艺简单，无环境污染，且耐磨效果突出。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至920
‑
960℃淬火，保温30
‑
50min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至600
‑
620℃回火，保温60
‑
90min，空冷；将合金钢用预矫机预矫，再经无心车床剥皮，然后滚光精矫切断得到直线导轨用合金钢；淬火至920
‑
960℃，使合金钢形成奥氏体，且铬、钼等重要合金元素大量融入奥氏体，高温(600
‑
620℃)回火时合金元素保留于铁素体，这有利于氮碳共渗时铬、钼元素形成微细氮化物，提高合金钢表面韧性及耐磨性。
[0008](2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末纳米La2O3/CeO2，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5
‑
3.5MPa，温度为400
‑
500℃，喷涂距离为25
‑
40um；La2O3、CeO2粒径60
‑
80nm，La2O3与CeO2质量比为1：(0.2
‑
0.3)，涂层厚度1
‑
2um。稀土元素镧、铈以冷喷涂方式射击合金钢表面，可引起合金表面晶格畸变，增大间隙位置，有利于原子进入渗透层与合金元素结合，同时稀土元素的加入可提高表面渗碳的碳势，增强分子间的结合力，从而增加渗层的厚度，改善氮碳共渗效果，也能促进合金钢的抗氧化性能；稀土冷喷涂厚度控制在1
‑
2um最合适，厚度过低不好控制且无法达到促进氮碳共渗效果，而厚度大于2um后将影响氮、碳元素与合金元素接触。
[0009](3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，在炉压8
‑
12Pa、炉温500
‑
520℃条件下进行氮碳共渗，氮碳共渗时间
为8
‑
12h，氮碳共渗时温度匀速升至560
‑
580℃。且混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总气体体积比3
‑
5％，依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
[0010]通过氮碳共渗使合金钢表面形成一层白亮的耐磨化合物ε
‑
Fe
2,3
(C,N)和γ'
‑
Fe4(C,N)，以及少量的Cr(C,N)、Mo(C,N)等耐磨化合物，相较于单独渗氮处理，加入少量的C可以促进ε相的生成与稳定，而ε相的增加可提高合金钢表面的硬度和耐磨性。
[0011]氮碳共渗过程中混合气体的组成与温度均对共渗层表面化合物相结构有影响，当氮氢比为1:4时形成的化合物层结构疏散，有利于氮碳往更深层渗入，随着氮氢比增至4:1，共渗层化合物越来越紧致；氮碳共渗温度在500
‑
520℃时反应较慢，表面不易形成致密化合物层，有利于氮碳共渗渗层加厚，随温度增加，氮碳共渗速度不断加快，560
‑
580℃时可形成最多的ε
‑
Fe
2,3
N，当温度继续升高，则ε
‑
Fe
2,3
N将转化为γ'
‑
Fe4N。
[0012](4)将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，80
‑
120℃热固化6
‑
8h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。涂层通过三聚氰胺甲醛树脂使不干性中油度改性醇酸树脂固化成膜，具有很强的耐磨性、耐候性，氟乙基苯基硅树脂可增强合金钢与树脂粘结力，且合金钢表面冷喷涂的稀土元素能有效催化氟乙基苯基硅树脂水解，使合金钢与涂层结合更牢固，侧链含氟基团使涂层具有疏水性，氧化铝作为无机润滑剂，纳米氮化硼作为研磨料，两种纳米材料填充在涂层中也可进一步增强材料耐磨性能。
[0013]进一步地，步骤(4)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂15
‑
30份、纳米氧化铝0.1
‑
1份、纳米氮化硼0.2
‑
1份、助剂1
‑
2份、分散剂1
‑
2份、丙酮50
‑
100份、三聚氰胺甲醛树脂10
‑
20份、氟乙基苯基硅树脂15
‑
25份。
具体实施方式
[0014]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1
[0016](1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至920℃淬火，保温30min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至600℃回火，保温60min，空冷。
[0017](2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5MPa，温度为400℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60
‑
80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.2。
[0018](3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：钢材经高温淬火、高温回火调质，预矫机预矫，无心车床剥皮，然后滚光精矫，切断得到合金钢。2.根据权利要求1所述的一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于淬火温度为920
‑
960℃，保温时间30
‑
50min，淬火液冷却。3.根据权利要求1所述的一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于回火温度为600
‑
620℃，保温时间60
‑
90min，空冷。4.根据权利要求1所述的一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：所述合金钢经表面耐磨处理，具体步骤为：(1)纳米La2O3/CeO2为喷涂粉末，工作气体为氮气，对合金钢表面作冷喷涂处理；(2)将合金钢表面用乙醇擦洗和超声清洗，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，对合金钢表面进行氮碳共渗处理；(3)将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，80
‑
120℃热固化6
‑
8h处理。5.根据权利要求4所述的一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：步骤(1)中冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5
‑
3.5MPa，温度为400
‑
500℃，喷涂距离为25
‑
40um；La2O3、CeO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，陶毅峰，徐建平，王钰，
申请(专利权)人：江阴大手印精密材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：