本发明专利技术公开了一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法，包括轮齿齿面，齿面向外依次设置为纯金属过渡层和高性能耐磨层，过渡层为铜层，通过激光熔覆到轮齿齿面上；耐磨层由铬铁合金、镍铁、硅铁、碳化铬、钛铝钒合金、三氧化钼、多元二维材料、石墨烯和铝粉通过球磨、高温真空烧结、超细微磨粉、激光熔覆而成，采用双涂层结构，将纯金属过渡层和复合金属粉末激光熔覆到轮齿齿面上，具有良好的物理性能和机械性能，可有效地降低摩擦系数，其结构紧密、硬度高、耐磨性强以及稳定性好，显著减少轮齿齿面长时间磨损带来的频繁停机维修等问题，从而起到对轮齿齿面优异的保护作用，本发明专利技术提供的制备技术参数容易控制，制备工艺简单方便。单方便。单方便。
【技术实现步骤摘要】
一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法
[0001]本专利技术属于涂层材料及其制备
，尤其涉及一种应用于回转支承齿面耐磨材料及其制备方法，属于表面工程及材料科学领域。
技术介绍
[0002]回转支承也称转盘支撑，是近四十年在世界范围内随着机械化生产水平的逐渐提高而发展起来的新型机器部件，被称为“机器的关节”，因其可同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩，被广泛地应用于大型起重机械、医疗、航海、军工及新能源等领域。它由安装孔、内外齿轮、润滑油孔、密封装置及滚动体构成，这边决定了其复杂的制造工艺，苛刻的加工条件，昂贵的生产价格。
[0003]由于回转支承的结构特性，通常用于高承载、低转速、高扭矩的工程状况，在巨大倾覆力矩及相对旋转运动的作用下，它的结构使其所受的外部载荷集中作用于部分滚动体上，致使单个滚动体所受到力的作用大幅增加，在机械设备的使用过程中，回转支承会由于自身或工况的原因，其最大承载能力降低，当其不能满足机械最低运转要求时，就会失效。常见的失效形式有滚道圈和滚动体的磨损、保持架损坏、回转支承轮齿及连接栓损坏失效，可归结于摩擦磨损及安装维护导致的产品失效。其中轮齿损坏的失效形式较为普遍，这是由于大多数回转支承的齿轮采用开式传动，具有外齿啮合和内齿啮合两种啮合方式。在较差的工况条件下，长时间的服役会导致轮齿齿面磨损及齿根断裂，直接会影响到产品的功能，降低设备的使用寿命，严重时会使产品报废失效。
[0004]为了解决回转支承齿面磨损导致产品失效的问题，本专利技术提供一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法，通过使轮齿齿面得到固态连续膜，以起到保护齿轮的目的。所属涂层具有结构紧密、硬度高、耐磨性强和稳定性好的优点，进而可以显著提高机械设备的服役时间。
技术实现思路
[0005]本专利技术所解决的是针对上述现有技术存在的不足而提供的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法，具有良好的耐磨性、致密性以及稳定性。
[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法，在所述轮齿齿面依次熔覆纯铜及高性能复合金属耐磨层。所述的高性能金属耐磨层由铬铁、镍铁、碳化铬、钛铝钒合金、三氧化钼、多元二维材料以及铝粉构成。
[0007]上述方案中，所述的高性能金属耐磨层其原料组成按质量百分比计为：铬铁13～22％、镍铁15～33％、硅铁5～8％、碳化铬10～24％、钛铝钒合金7～18％、三氧化钼3～5％、多元二维材料0.2～1％、石墨烯1～2％和铝粉20～35％。
[0008]按上述方案，所述的纯铜层的厚度为10～22μm，所述的复合金属粉末层的厚度为45～110μm。
[0009]按上述方案，所述的过渡层(2)中所用的金属选自钒、铌、铜、铬、铁、钒、银和钼中
的一种或多种，优选为铜。
[0010]按上述方案，所述的轮齿齿面依次激光熔覆纯铜及复合球形金属耐磨层；和/或，所述耐磨层的复合金属粉末为130～240目筛分的微粉，优选为球状；和/或，所得到的球形粉末直径控制在50
‑
100μm。
[0011]按上述方案，所述的高性能复合金属耐磨层的原料按质量百分比计包括铬铁13～22％、镍铁15～33％、硅铁5～8％、碳化铬10～24％、钛铝钒合金7～18％、三氧化钼3～5％、多元二维材料0.2～1％、石墨烯1～2％和铝粉20～35％。
[0012]按上述方案，所述铬铁中铬元素所占质量百分数为15～30％，所述镍铁中镍元素所占质量百分数为70～85％，所述硅铁中硅元素所占质量百分数为35～50％，所述钛铝钒合金中铝和钒质量分数分别为5.5～6.8％和3.5～4.5％。
[0013]按上述方案，所述的多元二维材料，其特征在于，该材料的制备方法为：将钴粉、碳粉、硼粉、硅粉、镍粉、铬粉按质量比1～3：7～10：2～4：6～10：1.5～4：3～5称取配料，并放入球磨机以转速400r/min球磨2～3小时，球磨结束后于室温下干燥冷却1.5～3小时；将干燥后的混合粉末加入适量水调制成糊状，均匀涂刷在钼丝管道上，并使用钼丝炉进行烧结，烧结温度为400～600℃，保温时间为2～3小时，保护气氛为氮气，通入量为6～8L/min，氮气经含有硝酸铵的容量瓶进入钼丝炉，通过高温合成反应制备得到本专利技术所述的多元二维材料。
[0014]上述一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面由铬铁合金粉末、镍铁、硅铁、碳化铬粉末、钛铝钒合金、三氧化钼、多元二维材料、石墨烯和铝粉通过球磨、高温真空烧结、超细微磨粉、激光熔覆而成。
[0015]上述一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面及其制备方法，主要包括以下步骤：
[0016]步骤1)，基体准备：对所述轮齿齿面进行预处理后备用；
[0017]步骤2)，激光熔覆：在步骤1)的轮齿齿面上依次熔覆纯铜粉；
[0018]步骤3)，球磨：按质量百分比计：铬铁13～22％、镍铁15～33％、硅铁5～8％、碳化铬10～24％、钛铝钒合金7～18％、三氧化钼3～5％、多元二维材料0.2～1％、石墨烯1～2％和铝粉20～35％称取作为原料，将其混合均匀后倒入灌装容器中进行球磨，得到复合金属粉末。
[0019]步骤4)，高温真空烧结：将步骤3)中的均匀合金粉末进行高温烧结，室温下冷却得到致密的烧结体。
[0020]步骤5)，超细微磨粉：将步骤4)中的烧结体进行粉碎后放至储料斗，由磨粉机进行超细微磨粉，待冷却后得到符合要求的球形金属粉末。
[0021]步骤6)，激光熔覆：将步骤5)所得到的球形金属粉末进行激光熔覆处理，进而在轮齿齿面形成高性能耐磨涂层，即为一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面。
[0022]上述方案中，步骤1)中，所述的预处理包括打磨、抛光、除油，将处理好的基体依次放入乙醇中和去离子水中超声清洗5～10分钟，清洗过后的基体自然风干备用。
[0023]上述方案中，步骤2)和步骤6)中，所述的激光熔覆处理工艺为：均采用波长1064nm，保护气设置为氩气，其流量为12～14L/min，CO2激光功率为1.8～3kW，扫描速率为5～8mm/s，光斑直径4mm；在轮齿齿面距熔覆区域30～70cm处引入并压上超声波设备，施加压力为0.5～0.8MPa，调节超声波振动功率为700～1000W，采用单道或多道焊接。熔覆结束后，
涂层在室温下自然冷却。
[0024]上述方案中，步骤3)中，球磨处理的工艺为：转速600r/min，球磨时长为1.5～3小时，球磨结束后，于室温下干燥2～3小时。
[0025]上述方案中，步骤4)中，高温真空烧结处理的工艺为：氩气作为保护气体，真空度小于0.01MPa，温度为1600～1800℃，保温时间为0.5～1.5小时。
[0026]上述方案中，步骤5)中，磨粉处理的工艺为：进料粒度0.3～2mm，中心转速为300r/min，出料粒度50～100μm。
[0027]本专利技术提供的一种具有耐磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于，包括轮齿齿面(1)，所述的轮齿齿面(1)向外依次设置有纯金属过渡层(2)和高性能耐磨层(3)；所述的过渡层(2)选用的金属来自VB、VIIIB、IB；所述的耐磨层(3)为复合金属粉末层。2.根据权利要求1所述的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于，所述的过渡层纯铜的厚度为10～22μm。3.根据权利要求2所述的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于，所述的复合球形金属粉末层的厚度为45～110μm。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的过渡层(2)中所用的金属选自钒、铌、铜、铬、铁、钒、银和钼中的一种或多种，优选为铜。5.根据权利要求1～4中任何一项所述的方法，其特征在于，在所述的轮齿齿面依次激光熔覆纯铜及复合金属耐磨层；所述耐磨层的复合金属粉末为130～240目筛分的微粉，优选为球状，所得到的球形粉末直径控制在50
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100μm。6.根据权利要求1所述的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于，所述高性能耐磨层(3)的原料按质量百分比计包括铬铁13～22％、镍铁15～33％、硅铁5～8％、碳化铬10～24％、钛铝钒合金7～18％、三氧化钼3～5％、多元二维材料0.2～1％、石墨烯1～2％和铝粉20～35％。7.根据权利要求6所述的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于，所述铬铁中铬元素所占质量百分数为15～30％，所述镍铁中镍元素所占质量百分数为70～85％，所述硅铁中硅元素所占质量百分数为35～50％，所述钛铝钒合金中铝和钒质量分数分别为5.5～6.8％和3.5～4.5％。8.根据权利要求6所述的一种具有耐磨涂层的回转支承轮齿齿面，其特征在于所述多元二维材料的制备方法为：将钴粉、碳粉、硼粉、硅粉、镍粉、铬粉按质量比1～3：7～10：2～4：6～10：1.5～4：3～5称取配料，并放入球磨机以转速400r/min球磨2～3小时，球磨结束后于室温下干燥冷却1.5～3小时；将干燥后的混合粉末加入适量水调制成糊状，均匀涂刷在钼丝管道上，并使用钼丝炉进行烧结，烧结温度为400～600℃，保温时间为2～3小时，保护气氛为氮气，通入量为6～8L/min，氮气经含有硝酸铵的容量瓶进入钼丝炉，通过高温合成反应制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：董强，金开瑞，
申请(专利权)人：徐州万达回转支承有限公司，
类型：发明
国别省市：
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