一种耐磨涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐磨涂层的制备方法，包括混合钨、镍、铬、硅、碳、硼和铁粉末，经球磨制成料浆后涂覆在钢件表面，再经干燥后烧结。本发明专利技术的方法烧结温度低，对钢件影响小，可连续生产，涂层的耐磨性高，工件使用寿命长，降低企业生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于粉末冶金

技术介绍
材料是人类生存和发展的物质基础之一。当今社会已经把降低材料的损耗作为一 个非常重要的问题。机械零件的失效大多数是从表面开始，材料的表面强度直接影响机械 零件的使用寿命。据不完全统计，全世界各类机械零部件每年因摩擦磨损造成的经济损失 高达数千亿美元。由于摩擦磨损发生在材料表面，因此采用先进的表面技术，在普通材料表 面优化设计制备出所需的耐磨涂层是一种简便有效的方法。它不仅可显著提高产品的可靠 性和使用寿命，减少产品的维修和更换，而且节约材料和能源，有利于环境保护，是材料科 学的发展方向之一。通过表面冶金强化使钢材等材料表面获得高耐磨能力的覆层是提高零件使用寿 命，节约钢材和贵重合金材料的重要手段。因此，近些年来材料表面新技术特别是涂层技术 的发展愈来愈快。目前，研究主要集中于热喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂或激光熔敷等技术获得的M 基、Co基、Fe基等耐磨耐蚀涂层上，但是从工艺上都有其局限性，如热喷焊涂层工艺性差， 涂层质量低；激光熔敷所用设备昂贵，激光功率小；等离子喷涂、爆炸喷涂噪音污染，设备 复杂，工艺性不稳定等，因而，在工程应用中受到一定的限制。因此，采用一种新的方法制备 耐磨抗腐蚀涂层得到了人们的广泛重视。真空熔烧技术是利用液态钎料合金在基体金属上的润湿和铺展而在基体表面形 成一种具有特殊性能涂层的技术。真空熔烧法制备涂层，则是一种使用真空熔烧设备，在真 空条件下，对涂覆于零件表面的合金涂层加热，使合金涂层材料发生熔融，并与基体材料之 间发生溶解和扩散等物理化学反应，即用表面冶金的方法得到具有耐磨、抗蚀及耐高温等 优良性能的表面涂层技术。在合金粉末中可以加入纯金属、高硬度的间隙相以及其它非金 属陶瓷粉末等提高涂层的性能。近十年来，其研究报道多集中在对镍基、钴基、铁基钎涂涂层的微观结构和界面结 合机制的研究，制备涂层也多选用自熔性合金粉末。自熔性合金是一类应用广泛的具有优 良耐磨抗蚀性能的涂层材料，其特点是通过添加少量的B、Si元素，一方面使合金熔点大幅 度降低，在重熔时具有良好的流动性和自脱氧造渣性能，从而能够获得结晶致密的、与基材 结合良好的高强度涂层，并具有很好的耐腐蚀性能；另一方面，在涂层中形成弥散分布的 MB、CrB等高硬度的硼化物相，使涂层具有良好的耐磨性能。另外，在涂层中加入WC或TiC 等硬质相，可以很大程度提高涂层的耐磨性能，从而达到更高的工作条件，在生产生活中， 有很大的应用价值和意义。虽然现有技术已经将镍基或铁基自熔合金粉与WC或TiC混合后经真空烧结制备 耐磨涂层，但其烧结温度在1050°C以上，温度过高对基体性能不利。而且真空烧结对于工业 化规模生产的成本高。
技术实现思路
本专利技术提出，用于克服以上现有技术的不足。本专利技术的耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤(1)混合涂层的成分为 W9 57%、Ni4 10%、Cr6 15%、Sil. 2 4%、C2 5%>B1. 2 4%，其余为Fe，按照所述成分比例均勻混合涂层粉末，其中W以WC作为原料， 镍以镍粉为原料，其它元素以其相应的铁合金粉作为原料，余下的1 以!^e粉为原料调整； 将上述原料装入球磨桶内，加入8%饱和橡胶汽油溶液球磨混合2小时；(2)涂覆将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均勻涂覆在喷砂 处理后的钢件表面上；(3)干燥将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于100°C下干燥1小时；(4)烧结将上述干燥好的钢件置于连续氢气烧结炉中于950 980°C烧结40 60min，冷却后出炉得到具有耐磨涂层的钢件。本专利技术之所以可以在950 980°C的温度下烧结得到耐磨涂层，是因为原料使用 了元素粉，其中钨与碳、硼和硅之间，以及铬与碳、硼之间会发生放热反应，强化烧结过程， 可以在较低温度下烧结成涂层。从而对钢件的性能影响减小。此外，由于放热反应的强化 作用，还可以在氢气气氛下烧结成涂层，从而可以实现连续的大规模工业生产，并且生产成 本降低。元素硼使用硼铁为原料是因为单质硼价格太高。由于在烧结过程中形成硼化物和 碳化物，使得涂层的耐磨性明显提高，从而得到具有优异耐磨性的涂层。涂层的耐磨性是高 锰钢的10倍以上。由此避免使用高成本钢的材料整体制作钢件，或者减小原有钢件的厚度 达到节约材料和运转动力，从而使企业生产成本明显降低。具体实施例方式实施例1按如下步骤在钢件上制备耐磨涂层(1)混合:涂层的成分为拟5%、慰8%、012%、3丨3%、02.5%、83%，其余为!^， 按照所述成分比例均勻混合涂层粉末，其中W以WC作为原料，镍以镍粉为原料，其它元素以 其相应的铁合金粉作为原料，余下的狗以!^e粉为原料调整；将上述原料装入球磨桶内，加 入8%饱和橡胶汽油溶液球磨混合2小时；(2)涂覆将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均勻涂覆在喷砂 处理后的钢件表面上；(3)干燥将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于100°C下干燥1小时；(4)烧结将上述干燥好的钢件置于连续氢气烧结炉中于970°C烧结50min，冷却 后出炉得到具有耐磨涂层的钢件。实施例2按如下步骤在钢件上制备耐磨涂层(1)混合涂层的成分为 W45%、Ni4%、Cr7%, Sil. 5%, C4. 5%, Bi. 5%，其余为 Fe，按照所述成分比例均勻混合涂层粉末，其中W以WC作为原料，镍以镍粉为原料，其它元 素以其相应的铁合金粉作为原料，余下的狗以!^e粉为原料调整；将上述原料装入球磨桶内，加入8%饱和橡胶汽油溶液球磨混合2小时；(2)涂覆将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均勻涂覆在喷砂 处理后的钢件表面上；(3)干燥将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于100°C下干燥1小时；(4)烧结将上述干燥好的钢件置于连续氢气烧结炉中于960°C烧结45min，冷却 后出炉得到具有耐磨涂层的钢件。实施例3按如下步骤在钢件上制备耐磨涂层(1)混合涂层的成分为吧5%、慰6%、010%、5丨2.4%、03.8%、82.4%，其余为 狗，按照所述成分比例均勻混合涂层粉末，其中W以WC作为原料，镍以镍粉为原料，其它元 素以其相应的铁合金粉作为原料，余下的狗以!^e粉为原料调整；将上述原料装入球磨桶 内，加入8%饱和橡胶汽油溶液球磨混合2小时；(2)涂覆将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均勻涂覆在喷砂 处理后的钢件表面上；(3)干燥将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于100°C下干燥1小时；(4)烧结将上述干燥好的钢件置于连续氢气烧结炉中于970°C烧结50min，冷却 后出炉得到具有耐磨涂层的钢件。实施例4按如下步骤在钢件上制备耐磨涂层(1)混合涂层的成分为冊％、附10%、015%、5丨4%、02%、84%，其余为？6，按 照所述成分比例均勻混合涂层粉末，其中W以WC作为原料，镍以镍粉为原料，其它元素以其 相应的铁合金粉作为原料，余下的狗以狗粉为原料调整；将上述原料装入球磨桶内，加入 8%饱和橡胶汽油溶液球磨混合2小时；(2)涂覆将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均勻涂覆在喷砂 处理后的钢件表面上；(3)干燥将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于100°C下干燥1小时；(4)烧结将上述干燥好本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤：（１）混合：涂层的成分为Ｗ９～５７％、Ｎｉ４～１０％、Ｃｒ６～１５％、Ｓｉ１．５～４％、Ｃ２～５％、Ｂ１．５～４％，其余为Ｆｅ，按照所述成分比例均匀混合涂层粉末，其中Ｗ以ＷＣ作为原料，镍以镍粉为原料，其它元素以其相应的铁合金粉作为原料，余下的Ｆｅ以Ｆｅ粉为原料调整；将上述原料装入球磨桶内，加入８％饱和橡胶汽油溶液球磨混合２小时；（２）涂覆：将待涂覆的钢件表面喷砂处理，将上述混合好的料浆均匀涂覆在喷砂处理后的钢件表面上；（３）干燥：将上述涂覆好的钢件置于干燥箱中于１００℃下干燥１小时；（４）烧结：将上述干燥好的钢件置于连续氢气烧结炉中于９５０～９８０℃烧结４０～６０ｍｉｎ，冷却后出炉得到具有耐磨涂层的钢件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王振明，王刚，
申请(专利权)人：三河市科大博德粉末有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]