【技术实现步骤摘要】
本申请涉及表面涂层改性，更具体地说，它涉及一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层及制备方法。
技术介绍
1、刮板输送机是机械化采煤的核心装备，承担着煤炭运输、采煤机运行导向以及液压支架推移支撑的重要任务。中部槽是刮板输送机的关键部件，其在作业时会持续受到刮板、刮板链以及煤料等强烈的摩擦磨损，这导致中部槽成为刮板输送机磨损最为严重的部件。而中部槽磨损失效常造成刮板输送机故障多发、寿命缩短及其他配套设备无法正常工作，从而降低煤矿的生产效率及安全状况。
2、目前，我国刮板输送机中部槽的材料多为16锰钢，在磨粒磨损工况下，由于磨损接触而没有足够高的表面冲击能量，不能达到充分的加工硬化，使高锰钢未能表现出较高的耐磨性，从而影响其使用寿命，在煤矿使用中，其磨粒磨损工况能更为明显。
3、因此，对刮板输送机中部槽表面强化处理以提高16锰钢中部槽的表面性能是一个不错的选择。
4、对表面强化技术是通过物理、化学、机械等手段使产品满足各种工况环境的需要和延长其使用寿命的方法总称。近年来，随着激光器的开发和应用，激光熔覆技术是继热喷涂、堆焊、等离子熔覆等传统技术之后发展的新型技术，具有效率高、热输入量小、加工精度高以及加工后机械零部件性能高等优点。激光表面处理能在不影响钢的整体性能的前提下提高材料表面性能，在改善钢的机械性能方面显示出巨大的潜力。此外，加工时间短、操作灵活和精确也是激光表面改性技术相对于传统工艺的重要优势。
技术实现思路
1、为了进一步提高刮板输送机中部
2、第一方面，本申请提供一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，技术方案如下：
3、一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.制备高熵合金粉末：按原子比分别量取各原料粉末，将量取的粉末混粉，用球磨机球磨至200-300目，然后于80℃下真空干燥2小时，得高熵合金粉末；
5、s2.基材表面处理：去除16锰钢基体表面的氧化层和杂质，吹干备用；
6、s3.激光熔覆：将s1得到的高熵合金粉末加入质量分数为8-10%的聚乙烯醇溶液，搅拌至粘稠后，均匀粘附在经s2处理过的16锰钢基体表面，用光纤耦合半导体激光器的高能光束将高熵合金粉末熔覆在基体表面形成高熵合金涂层，得高熵合金涂层；
7、s4.熔覆后热处理：将激光熔覆得到的高熵合金涂层放入真空处理炉中进行时效处理，时效后放入-50℃的乙醇中冷却30min，自然升至室温即得煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层；所述s4中时效处理为：先是700℃下保温2h，然后转至500℃，保温1h，再转至300℃，保温0.5h。
8、通过采用上述技术方案，以聚乙烯醇溶液为粘接剂，采用激光熔覆，并进行梯度时效处理，可以精准制备出表面高硬度，强耐磨性能，韧性好的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层。
9、优选的，所述s1中球磨时间为1-2h，球磨机的转速为300-600r/min，球磨罐里充有氩气保护。
10、通过采用上述技术方案，保持高熵合金粉末制备过程中不被氧化，颗粒大小适中，是保证高熵合金涂层性能的一大关键。
11、优选的，所述s2中基材表面处理过程为：用200-1000目砂纸打磨16锰钢基体表面以去除氧化膜，流水冲洗干净，然后在无水乙醇中进行超声波清洗，去除表面杂质，清洗完毕后，吹干备用。
12、通过采用上述技术方案，可以使16锰钢基体表面与高熵合金涂层充分结合。
13、优选的，所述s3中光纤耦合半导体激光器的激光焦距为13-16mm，激光功率为1600w-2000w，扫描速度为5-7mm/s，光斑直径为3mm-4mm，多道搭接熔覆，搭接率32-35%，熔覆过程中用氩气作保护气，保护气流量为12-18l/min。
14、通过采用上述技术方案，对激光焦距、功率、扫描速度、光斑直径、搭接方式进行选择限定，得到的高熵合金涂层，熔覆层组织均匀且致密，无气孔、裂痕、夹杂等。
15、优选的，所述s3中聚乙烯醇溶液的添加量为高熵合金粉末质量的1.2-1.5倍。
16、通过采用上述技术方案，高熵合金粉末分散均匀，与16锰钢基体表面粘附效果好。
17、优选的，所述s3中高熵合金粉末粘附厚度为0.8mm-1.5mm。
18、通过采用上述技术方案，在该粘附厚度下，稀释率适中，激光对高熵合金涂层熔覆彻底，而不过度损伤16锰钢基体。
19、第二方面，本申请提供一种由上述所述方法制备的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层：
20、一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层，由以下原料制备得到：各原料及其原子分数为：co为17-20％、cr为17-20％、fe为17-20％、ni为17-20％、mo为8.5-10％、nb为5-10.5%、ti为5-13％，所有组分的原子分数总和为100％，所述各原料的纯度均大于等于99.9％。
21、通过采用上述技术方案，提高了煤矿刮板输送机中部槽基体的表面硬度和耐磨性以及韧性。
22、优选的，各原料及其原子分数为：co为18％、cr为18％、fe为18％、ni为18％、mo为9％、nb为8％、ti为11％。
23、通过采用上述技术方案，煤矿刮板输送机中部槽基体的表面性能整体最佳。
24、综上所述，本申请具有以下有益效果：
25、1、本专利技术采用激光熔覆技术，以cocrfenimonbti高熵合金作为熔覆涂层材料，以聚乙烯醇溶液为粘结剂，对16锰钢基体表面进行涂层改性，采用梯度时效处理工艺，制备出了具有高硬度、高耐磨性和高冲击韧性的高熵合金涂层，提高了煤矿刮板输送机中部槽基体的表面硬度和耐磨性。
26、2、采用本申请的制备方法得到的高熵合金涂层，与16锰钢基体结合良好，熔覆层组织均匀且致密，无气孔、裂痕、夹杂等。
27、3、采用本申请的制备方法得到的高熵合金涂层，微观组织明显，为体心立方(bcc)结构，熔覆区晶体为等轴晶。
28、4、采用本申请的制备方法得到的高熵合金涂层，其硬度是16锰钢基体的2.26倍，磨损量减少了84%，断裂伸长率提高了77%，整体性能较16锰钢基体有明显的改善，充分保护了16锰钢基体，从而延长16锰钢中部槽的使用寿命，能够更好的用于煤矿刮板输送机。
29、5、本申请在cocrfenimo0.5高熵合金涂层基础上添加了nb元素和ti元素，适量的nb在该高熵合金中作为异质相形核核心，促进形核，细化晶粒，提高耐磨性；适量的ti在该高熵合金中能够增加晶格畸变，促使高熵合金生成体心立方(bcc)结构，提高高熵合金的硬度；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述S1中球磨时间为1-2h，球磨机的转速为300-600r/min，球磨罐里充有氩气保护。
3.根据权利要求2所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述S2中基材表面处理过程为：用200-1000目砂纸打磨16锰钢基体表面以去除氧化膜，流水冲洗干净，然后在无水乙醇中进行超声波清洗，去除表面杂质，清洗完毕后，吹干备用。
4.根据权利要求3所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述S3中光纤耦合半导体激光器的激光焦距为13-16mm，激光功率为1600W-2000W，扫描速度为5-7mm/s，光斑直径为3mm-4mm，多道搭接熔覆，搭接率32-35%，熔覆过程中用氩气作保护气，保护气流量为12-18L/min。
5.根据权利要求4所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述S3中聚乙烯醇溶液添加量为
6.根据权利要求5所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述S3中高熵合金粉末粘附厚度为0.8mm-1.5mm。
7.如权利要求1-6任一所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法得到的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层，其特征在于，由以下原料制备得到：各原料及其原子分数为：Co为17-20％、Cr为17-20％、Fe为17-20％、Ni为17-20％、Mo为8.5-10％、Nb为5-10.5%、Ti为5-13％，所有组分的原子分数总和为100％。
8.根据权利要求7所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层，其特征在于，由以下原料制备得到：各原料及其原子分数为：Co为18％、Cr为18％、Fe为18％、Ni为18％、Mo为9％、Nb为7％、Ti为12％。
9.根据权利要求7所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层，其特征在于，所述各原料的纯度均大于等于99.9％。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述s1中球磨时间为1-2h，球磨机的转速为300-600r/min，球磨罐里充有氩气保护。
3.根据权利要求2所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述s2中基材表面处理过程为：用200-1000目砂纸打磨16锰钢基体表面以去除氧化膜，流水冲洗干净，然后在无水乙醇中进行超声波清洗，去除表面杂质，清洗完毕后，吹干备用。
4.根据权利要求3所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，所述s3中光纤耦合半导体激光器的激光焦距为13-16mm，激光功率为1600w-2000w，扫描速度为5-7mm/s，光斑直径为3mm-4mm，多道搭接熔覆，搭接率32-35%，熔覆过程中用氩气作保护气，保护气流量为12-18l/min。
5.根据权利要求4所述的煤矿刮板输送机中部槽用高熵合金涂层的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏乐，程永军，徐峰，刘文义，孟凡莹，杨雄伟，王萌，谢依林，
申请(专利权)人：山西海诚智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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