一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料及方法技术

本发明专利技术公开了一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料，包括雾化粉料和球磨粉料：雾化粉料以镍基为主，球磨粉料是在上述雾化粉料的基础上通过球磨法添加石墨烯和TiC。还公开了一种磨粉机磨盘表面激光熔覆工艺，采用超高速激光熔覆设备配合制备的激光熔覆粉末进行磨盘表面的激光熔覆，所得的磨盘经表面激光熔覆后耐磨性得到改善，寿命得到提高。寿命得到提高。

【技术实现步骤摘要】
一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料及方法


[0001]本专利技术属于金属结构表面改性修饰领域，具体涉及塑料磨粉机磨盘表面改性用激光熔覆材料，还涉及采用该种材料提高磨粉机磨盘寿命的处理方法。

技术介绍

[0002]塑料磨粉机是一种用来处理硬质塑料制品的专用设备。其主要的工作部件是一对磨盘，磨粉的方法依据磨盘的形状不同而不同。较常见的磨盘是锯齿形的锥形磨盘，这种磨盘利用其工作面上一定形状的剪切齿，将塑料磨削成预期的形状。生产过程中，由于塑料原料的硬度较高，磨盘剪切齿和工作面在磨削过程中难免发生磨损，导致生产效率下降，当磨损较严重时甚至不能正常工作。因此，如何提高磨盘表面的耐磨性能是目前磨粉行业关注的重点与难点。
[0003]提高材料表面性能的处理工艺统称为表面改性处理，有热喷涂、表面堆焊、表面喷丸、表面电镀、表面热处理和激光熔覆等技术。激光熔覆技术，尤其是近几年兴起的超高速激光熔覆技术，与传统的制造工艺及其它表面涂层技术相比具有诸多优点：(1)所获得熔覆层气孔较少，工件变形量小，能够有效减小基材的热影响区；(2)获得的熔覆层稀释率低，表面质量好；(3)熔覆层与基体冶金结合良好，熔覆层组织均匀细小，可保持熔覆材料的原始性能；(4)激光熔覆能量密度高，具有快速加热冷却的特性，易实现生产自动化并有效提高加工效率。考虑磨盘的结构特点及其工作环境，超高速激光熔覆技术是其表面改性的理想处理工艺。
[0004]激光熔覆层的性能除了与激光熔覆工艺有关外，主要受其熔覆材料的成分控制。针对磨盘基材的热物理性能，选择合适的激光熔覆材料进行磨盘的表面改性处理，是获得高质量熔覆层、提高磨盘寿命的必要条件。
[0005]由于现有的磨盘机使用寿命较短，有鉴于此，本技术方案的目的在于提供一种能提高磨盘机寿命的激光熔覆材料及方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对塑料磨粉行业的重要结构件
‑
磨盘的磨损失效问题，从材料、组织、性能角度出发，提供一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料及方法，其目的在于现有磨粉行业的磨粉机的耐磨性能达不到市场要求的问题。
[0007]为达到目的，本专利技术提供的一个技术方案是：
[0008]一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料，其特征在于：由重量百分比的0.01
‑
0.1％石墨烯，0.1
‑
1％TiC粉，以及98.9
‑
99.9％雾化粉料制备得到，
[0009]其中，雾化粉料由以下重量百分比原料组成：
[0010]Cr(铬)粉20
‑
30％；
[0011]Co(钴)粉15
‑
20％；
[0012]Nb(铌)粉5
‑
10％；
[0013]B(硼)粉5
‑
10％；
[0014]Si(硅)粉5
‑
10％；
[0015]W(钨)粉1
‑
5％；
[0016]Ni(镍)粉15
‑
49％；
[0017]所述激光熔覆材料的制备方法为：
[0018]步骤一，按重量百分比，将20
‑
30％Cr粉、15
‑
20％Co粉、5
‑
10％Nb粉、5
‑
10％B粉、5
‑
10％Si粉、1
‑
5％W粉以及15
‑
49％Ni粉混合真空提炼，气雾化方法制粉，得到雾化粉料，真空环境保存；
[0019]步骤二，按质重量百分比称取0.01
‑
0.1％石墨烯，0.1
‑
1％TiC(碳化钛)粉，以及98.9
‑
99.9％雾化粉料放入球磨机中在惰性气体氛围下进行球磨1
‑
6h，球磨速率为300
‑
400rpm，得到激光熔覆材料，真空保存。
[0020]其中，制备方法步骤一中，以氮气作为雾化气体，雾化压力为4
‑
6MPa，保持熔体的过热度在100
‑
150℃。
[0021]其中，制备方法步骤一中，气雾化方法制粉后，进行筛分，得到粒度为100
‑
300目的雾化粉料。
[0022]其中，制备方法步骤二中，惰性气体为氩气。
[0023]其中，所述石墨烯尺寸为8
‑
12μm，所述石墨烯为片层结构(如图1和图2所示，石墨烯分散性较好，尺寸较小，从而可以保证在球磨的时候均匀附着在金属粉末上)。
[0024]本专利技术还提供了一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0025]步骤1，打磨螺杆元件的表面去除粘附的塑料，并用酒精和/或丙酮去除表面污渍；
[0026]步骤2，取上述激光熔覆材料筛，真空环境下100
‑
200℃下预热1
‑
3小时，分出粒径为270
‑
500目的粉末，装入送粉器；
[0027]步骤3，用火焰加热的方式对磨盘预热，预热温度为150℃～180℃，以此减少熔覆时的温度梯度，降低开裂敏感性；
[0028]步骤4，设定激光熔覆功率为6～8kW，激光光斑直径1～3mm，送粉速度100～150g/min，熔覆层搭接率70～90％，熔覆线速度40～60m/min，氩气氛围下对磨盘进行超高速激光熔覆；
[0029]步骤5，熔覆结束后用保温棉包裹熔覆区域，实现熔覆层的缓冷，避免裂纹出现；
[0030]步骤6，最后用刷子去除螺杆熔覆层上的浮粉，得到表面激光熔覆的磨盘。
[0031]其中，步骤2中，筛分出的粉末流动性要求为25
‑
40s/100g。
[0032]本专利技术设计原理和效果是：
[0033]1.本专利技术方法采用超高速激光熔覆工艺进行磨盘工作表面的改性处理，合理的粉料配比在超高速激光熔覆快热、快冷的情况下将形成高硬度、高耐磨性的熔覆层。
[0034]2.本专利技术提出的激光熔覆粉末制备方法，其中雾化粉料中元素的主要作用是保证熔覆层与磨盘基体的结合性能。由于一些硬质颗粒(比如TiC)无法通过雾化工艺与Ni、Cr等合金形成球形粉末，因此对雾化后的粉料再进行球磨处理，在球磨过程中添加硬质相，从而提高熔覆层的耐磨性能。
[0035]3.本专利技术所采用的激光熔覆粉末，为了获得高质量磨盘表面激光熔覆层的同时有
效提高熔覆层的寿命，元素选择上主要以Ni为主，添加了多种合金元素，保证熔覆层优异的强韧性匹配。
[0036]4.本专利技术的激光熔覆粉末中通过多种元素实现强化：雾化粉末中添加Cr、Nb和W等元素，通过形成MC型碳化物，实现熔覆层的强化；在上述强化的基础上，提出了在球磨过程中添加石墨烯、TiC，这些物质可以在镍基熔覆层中形成颗粒强化相，从而进一步提高磨盘表面熔覆层的耐磨性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高磨粉机磨盘寿命的激光熔覆材料，其特征在于：由重量百分比的0.01
‑
0.1%石墨烯，0.1
‑
1%TiC粉，以及98.9
‑
99.9%雾化粉料制备得到，其中，雾化粉料由以下重量百分比原料组成：Cr粉20
‑
30%；Co粉15
‑
20%；Nb粉5
‑
10%；B粉5
‑
10%；Si粉5
‑
10%；W粉1
‑
5%；Ni粉15
‑
49%。2.根据权利要求1所述的激光熔覆材料，其特征在于：其制备方法为：步骤一，按重量百分比，将20
‑
30% Cr粉、15
‑
20% Co粉、5
‑
10%Nb粉、5
‑
10% B粉、5
‑
10% Si粉、1
‑
5% W粉以及15
‑
49 % Ni粉混合真空提炼，气雾化方法制粉，得到雾化粉料，真空环境保存；步骤二，按质重量百分比称取0.01
‑
0.1%石墨烯，0.1
‑
1%TiC粉，以及98.9
‑
99.9%雾化粉料放入球磨机中在惰性气体氛围下进行球磨1
‑
6h，球磨速率为300
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4...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚巧玲，
申请(专利权)人：中广核三角洲江苏塑化有限公司，
类型：发明
国别省市：