一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法及耐磨复合涂层技术

本发明专利技术涉及一种抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层及制备方法，包括以下步骤：1)对基体表面进行处理，去除氧化层及油污；2)分别称量Ni40A粉末和Nickel

【技术实现步骤摘要】
一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法及耐磨复合涂层


[0001]本专利技术属于冶金辊类表面改性
，尤其涉及一种抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层及制备方法。

技术介绍

[0004]轧辊要求具有较好的综合力学性能，同时又要求表面具有优异的耐磨性，通常采用堆焊复合制造技术来提高其表面耐磨性能。为此需要进行模拟试验寻求更好的轧辊修复方法。
[0005]陶瓷材料具有优异的耐磨性能，可做为堆焊涂层表面耐磨材料，但与基体性能差异较大，熔合性较差，易产生裂纹。为防止涂层开裂，减缓堆焊涂层与基体间的材料性质差异，采用梯度涂层制备思想，在基体与硬质层之间进行过渡层制备，过渡层原料为镍基合金，硬质层原料为镍基合金掺杂WC颗粒粉末。但是由于发生陶瓷颗粒的沉降现象，导致硬质层产生气孔，硬度和耐磨性下降。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层及制备方法，采用渡层和硬质层复合，减少陶瓷颗粒的沉降现象发生，增强硬度和耐磨性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法，包括以下步骤：
[0009]1)对基体表面进行打磨，去除基体表面的氧化层，采用酒精清洗，以去除基体表面油污；
[0010]2)分别称量Ni40A粉末和Nickel
‑
WC粉末，其中，Ni40A粉末为40wt％～45wt％，其余为Nickel
‑
WC粉末；分别用混粉机进行8～12h均匀混粉，烘干；
[0011]3)对堆焊基体进行预热处理，基体在加热炉内预热，以1～10℃/min升温速率升温至预热温度，预热温度为360～420℃，预热时间5～7h；
[0012]4)采用等离子转移弧粉末堆焊，在基体表面由Ni40A粉末堆焊形成过渡层，待过渡层凝固后再在过渡层上由Nickel
‑
WC粉末堆焊形成硬质层；
[0013]过渡层和硬质层的焊接电流参数为110～140A，摆动宽度20～25mm，对应摆动时间0.3～0.4s，搭接率为30～50％，送粉转速38～45r/min；
[0014]5)焊后用保温棉包裹随环境冷却至室温。
[0015]步骤2)中所述的Ni40A粉末和Nickel
‑
WC粉末采用电子天平进行准确称量。
[0016]步骤1)中采用粗砂纸对基体表面进行打磨。
[0017]步骤2)所述的Ni40A粉末和Nickel
‑
WC粉末的粉末粒径均为：50～300μm
[0018]一种抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层，该复合涂层为在冶金辊类基体表面形成的耐磨复合涂层，该复合涂层包括焊接在基体表面的过渡层，以及堆焊在过渡层的硬质
层，所述过渡层为镍基合金过渡层；所述硬质层为WC陶瓷增强镍基合金硬质层。
[0019]所述过渡层采用Ni40A粉末堆焊形成，Ni40A粉末成分按照质量百分比计：
[0020]C∶Cr∶B∶Si∶Fe∶Ni∶Cu＝(0.05～0.08)∶(11.07～11.10)∶(1.20～1.24)∶(3.44～3.48)∶(3.00～3.03)∶(77.38～77.60)∶(3.64～3.69)。
[0021]所述硬质层采用Nickel
‑
WC粉末堆焊形成，Nickel
‑
WC粉末成分按照质量百分比计：C∶Cr∶B∶Si∶Fe∶W∶Ni＝(1.81～1.83)∶(0.08～0.12)∶(1.22～1.26)∶(1.75～1.78)∶(1.42～1.48)∶(43.10～43.50)∶(50.03～50.62)。
[0022]所述过渡层厚度为1.6～2.5mm，WC陶瓷颗粒增强镍基合金硬质层厚度为1.6～2.5mm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术所得耐磨复合涂层与轧辊基材的结合强度高，涂层表面光滑平整、致密度高，硬质层组织致密细小，可有效缓解WC颗粒的沉降现象，同时在WC颗粒之间均匀分布着数量众多的WC颗粒分解形成的絮状二次碳化物组织，增加了WC颗粒分布的均匀性；并可有效防止气孔、疏松组织和裂纹发生，能够显著提高轧辊的耐磨性能，能有效延长轧辊的使用寿命。
[0025]本专利技术方案能够抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层，还具有无环境污染、工艺重复性好、复合涂层制备步骤简单、成分可控，经济实用和易于工业化生产等优点。
附图说明
[0026]图1为基体的XRD结果图。
[0027]图2为本专利技术复合涂层的XRD结果图。
[0028]图3为对比实施例涂层的XRD结果图。
[0029]图4为本专利技术复合涂层的光学形貌图。
[0030]图5为对比实施例涂层的光学形貌图。
[0031]图6为对比实施例涂层的侧面及对应表面SEM形貌图片。
[0032]图7为本专利技术涂层的侧面及对应表面SEM形貌图片。
[0033]图8为对比实施例涂层的WC颗粒状态图。
[0034]图9为本专利技术涂层的WC颗粒状态图。
[0035]图10为磨损质量损失图。
具体实施方式
[0036]下面结合说明书附图对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。
[0037]实施例
[0038]基材采用42CrMo钢，试样尺寸为200mm
×
200mm
×
40mm，主要成分为γ
‑
Fe/Ni以及Fe
‑
Cr相，见图1。利用等离子转移弧粉末堆焊技术在试样表面进行复合涂层制备，具体抑制碳化钨颗粒沉降的耐磨复合涂层的制备方法包括以下步骤：
[0039]1)用80#粗砂纸对基体(42CrMo钢)表面进行打磨，去除表面氧化层，使表面光洁平整，采用酒精清洗，以去除基体表面油污；
[0040]2)Ni40A粉末和Nickel
‑
WC粉末分别采用电子天平进行准确称量，后分别用混粉机进行8～12h均匀混粉，烘干；
[0041]3)对堆焊基体进行预热处理，预热温度360～420℃(优选390℃、400℃、405℃、410℃)，预热时间5～7h(优选6h)；保证基体内外部都能达到预热目标温度(360～420℃)。
[0042]4)采用等离子转移弧粉末堆焊技术进行涂层制备，过渡层和硬质层的焊接电流参数为110～140A，摆动宽度20～25mm，对应摆动时间0.3～0.4s，搭接率为30～50％，送粉转速38～45r/min；
[0043]采用等离子转移弧粉末堆焊，降低了硬质层与基体和之间的温度梯度，使得熔池存在时间延长，WC颗粒在热能量输入作用下有时间出现分解，形成不规则形状的析出物，这些析出物会在WC颗粒下降的过程起到阻碍的作用，对WC颗粒阻碍曳引，减缓了WC颗粒的大部分沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对基体表面进行打磨，去除基体表面的氧化层，采用酒精清洗，以去除基体表面油污；2)分别称量Ni40A粉末和Nickel
‑
WC粉末，其中，Ni40A粉末为40wt％～45wt％，其余为Nickel
‑
WC粉末；分别用混粉机进行8～12h均匀混粉，烘干；3)对堆焊基体进行预热处理，基体在加热炉内预热，以1～10℃/min升温速率升温至预热温度，预热温度为360～420℃，预热时间5～7h；4)采用等离子转移弧粉末堆焊，在基体表面由Ni40A粉末堆焊形成过渡层，待过渡层凝固后再在过渡层上由Nickel
‑
WC粉末堆焊形成硬质层；过渡层和硬质层的焊接电流参数为110～140A，摆动宽度20～25mm，对应摆动时间0.3～0.4s，搭接率为30～50％，送粉转速38～45r/min；5)焊后用保温棉包裹随环境冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法，其特征在于，步骤2)中所述的Ni40A粉末和Nickel
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WC粉末采用电子天平进行准确称量。3.根据权利要求1所述的一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法，其特征在于，步骤1)中采用粗砂纸对基体表面进行打磨。4.根据权利要求1所述的一种抑制碳化钨颗粒沉降的方法，其特征在于，步骤2)所述的Ni40A粉末和Nickel
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WC粉末的粉末粒径均...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜利，解志文，艾新港，张春霖，张丽，高旭，周艳文，周野，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：