【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硬质耐磨焊接涂层材料的制备，涉及一种以镀cr金刚石为功能添加相，以水气联合雾化法所制备的硅铁合金、机械破碎的硼铁粉末/铬铁合金粉末的混合球磨粉末为涂层基础母粉，制备超硬焊接涂层材料，采用激光熔覆技术将复合功能粉体熔覆于金属部件表面而制备超耐磨硬质涂层的技术方法。
技术介绍
1、钢铁材料是全球消耗量最大的一类金属材料，其中，因磨损而导致部件报废是钢铁机械零部件最大的失效损失形式。对钢铁部件表面进行硬化/耐磨处理，可以在不影响部件基体性能的前提下，显著提高部件表面耐磨性及使用寿命。采用表面工程技术在钢铁部件表面涂覆一层与基体材料组织及成分不同的硬质耐磨涂层，提高部件的表面耐磨性。目前，fe-cr-b-si合金体系的铁基耐磨涂层是应用较为广泛的表面硬质材料，具有硬度高、耐磨性好、成本低的优点，材料组成可以是单质铁粉与铬铁、硼铁、硅铁等的二元合金粉体的机械混合粉末，也可以是四组元的fe-cr-b-si气雾化合金粉末，可采用激光、电弧等高温热源在钢铁工件表面进行熔覆，依靠涂层材料中硬质陶瓷颗粒添加相或在高温熔敷过程中的冶金反应所形成硬质碳化物等方式在部件表面形成硬质耐磨相来提高表面涂层的硬度及耐磨性。然而，对于矿山机械、水泥机械等在恶劣工况条件下运行的易磨损部件，fe-cr-b-si合金体系的表面耐磨涂层也难以满足应用需求，迫切需要开发具有更高耐磨性能的表面硬化材料及涂层。为了解决这一问题，公开号为cn113403564a的专利提供了一种以cr3c2作为硬质相来提升材料耐磨性的方法，在fe-cr-b-si粉末中添加cr3c2
技术实现思路
1、为了解决现有的钢铁部件表面硬质焊接耐磨涂层材料的不足，满足工程机械领域对零部件超高耐磨性的要求，并降低耐磨涂层的生产成本，本专利技术提供了一种以表面镀覆cr并经过热处理的细颗粒金刚石微粉与水气联合雾化法所制备的铁硅合金、机械破碎法所制备的铬铁/硼铁的混合球磨粉末按比例混配形成焊接涂层粉末，采用激光熔覆方法将其熔覆于钢铁部件表面，获取具有超高耐磨性能的高性价比表面硬质涂层。
2、本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、1)金刚石微粉表面净化处理：将粒度≤30μm的金刚石微粉在工业酒精中室温环境超声清洗15-30min，超声处理后的金刚石微粉摊铺于不锈钢平板上自然蒸发干燥；
5、2)金刚石微粉表面镀cr：将步骤1)中的金刚石微粉进行机械搅拌破散，然后在其表面镀覆一层金属cr，cr的镀覆增重量为金刚石微粉重量的50％～200％，对镀覆完毕后的金刚石微粉利用去离子水进行反复冲洗，至水溶液呈中性状态，然后在真空干燥箱中70-90℃干燥处理60-120min；
6、3)镀cr金刚石真空热处理：将干燥处理后的镀cr金刚石在真空度为10-1～10-3torr的真空炉中加热至800-850℃保温处理30-100分钟，在金刚石表面生成碳化铬化学键层，形成具有“核-壳”结构特点的复合颗粒，将镀cr金刚石转化为表面具有金属属性的“金刚石-碳化铬”的复合功能粒子，热处理后随炉冷却至室温取出；
7、4)涂层粉末球磨混配处理：将铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末在高纯氮气保护气氛下混合球磨120-240min，然后再加入镀铬金刚石球磨混合30-40min，其中，镀铬金刚石在整体混合物料中的重量占比为10-40％；
8、5)球磨混合粉末造粒：将步骤4)所制取的球磨混合粉末进行喷雾造粒处理，制备粒度为60-100目，使用的造粒粘接剂的质量占步骤4)混配的混合物料质量的1～3％，造粒粘接剂为质量份数为15％聚乙烯比咯烷酮和85％高纯酒精的混合溶液，自然干燥后的造粒物料即为含金刚石的超耐磨铁基复合材料，真空包装封存。
9、作为优选，步骤2)中cr的镀覆增重量为金刚石微粉重量的200％。
10、作为优选，步骤3)中在真空炉中加热至850℃保温处理100分钟。
11、作为优选，步骤4)中的铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末的配比按质量份数计分别为48-58％、22-30％、20-22％；所述铁硅粉末为水-气联合雾化法所制备的二元fesi6.5合金粉末，纯度＞99.8％，粒度-150目，氧含量≤0.15％，合金粉末中si含量为6.5wt％,余量为fe；所述铬铁粉末是型号为fecr69c2.0的-200目低碳铬铁粉末；所述硼铁粉末是型号为feb20c0.5的合金颗粒，粒度-200目。
12、进一步优选，步骤4)中的铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末的配比按质量份数计分别为56％、22％、22％。
13、一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的应用，是用于激光焊接制备超耐磨焊接涂层，具体步骤为：将上述方法制备的含金刚石的超耐磨铁基复合材料平铺于工件表面或采用送粉装置进行喂料，利用激光热源将涂层粉末熔覆于工件表面而形成含有金刚石的超耐磨焊接涂层。
14、更具体的步骤为：1)被焊工件表面处理：将待焊的母材钢板进行砂纸打磨或喷砂处理，去除工件表面的锈蚀氧化皮层，至基体露出新鲜表面；2)涂层粉末布料：在经过处理后的钢板上铺上含金刚石的超耐磨铁基复合材料，单次铺料厚度为1.0～1.5mm，铺料宽度为3～4mm，铺料长度依据工件实际尺寸确定，或者根据激光设备及工件形状特点采用送粉机构喂料；3)焊接涂层制备：对表面铺覆粉末的工件实施连续激光熔覆，激光功率为1400～2000w,光斑直径本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中Cr的镀覆增重量为金刚石微粉重量的200％。
3.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中在真空炉中加热至850℃保温处理100分钟。
4.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中的铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末的配比按质量份数计分别为48-58％、22-30％、20-22％；所述铁硅粉末为水-气联合雾化法所制备的二元FeSi6.5合金粉末，纯度＞99.8％，粒度-150目，氧含量≤0.15％，合金粉末中Si含量为6.5wt％,余量为Fe；所述铬铁粉末是型号为FeCr69C2.0的-200目低碳铬铁粉末；所述硼铁粉末是型号为FeB20C0.5的合金颗粒，粒度-200目。
5.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中的铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末的配
6.一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的应用，是用于激光焊接制备超耐磨焊接涂层，具体步骤为：将权利要求1的方法制备的含金刚石的超耐磨铁基复合材料平铺于工件表面或采用送粉装置进行喂料，利用激光热源将涂层粉末熔覆于工件表面而形成含有金刚石的超耐磨焊接涂层。
7.根据权利要求6所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的应用，具体的步骤为：1)被焊工件表面处理：将待焊的母材钢板进行砂纸打磨或喷砂处理，去除工件表面的锈蚀氧化皮层，至基体露出新鲜表面；2)涂层粉末布料：在经过处理后的钢板上铺上含金刚石的超耐磨铁基复合材料，单次铺料厚度为1.0～1.5mm，铺料宽度为3～4mm，铺料长度依据工件实际尺寸确定，或者根据激光设备及工件形状特点采用送粉机构喂料；3)焊接涂层制备：对表面铺覆粉末的工件实施连续激光熔覆，激光功率为1400～2000W,光斑直径为3～7mm，光斑扫描速度为6～14mm/s；在实施连续多道焊缝重叠熔覆焊接时，相邻焊道的重叠搭接率为30％。
...【技术特征摘要】
1.一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中cr的镀覆增重量为金刚石微粉重量的200％。
3.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中在真空炉中加热至850℃保温处理100分钟。
4.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中的铁硅粉末、铬铁粉末与硼铁粉末的配比按质量份数计分别为48-58％、22-30％、20-22％；所述铁硅粉末为水-气联合雾化法所制备的二元fesi6.5合金粉末，纯度＞99.8％，粒度-150目，氧含量≤0.15％，合金粉末中si含量为6.5wt％,余量为fe；所述铬铁粉末是型号为fecr69c2.0的-200目低碳铬铁粉末；所述硼铁粉末是型号为feb20c0.5的合金颗粒，粒度-200目。
5.根据权利要求1所述的一种含金刚石的超耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞爱红，董书山，庞诚宇，孙继平，吴增凤，谭素玲，曹建光，代宇宁，
申请(专利权)人：河南厚德钻石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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