本发明专利技术提供一种利用粗颗粒碳化钛基粉末制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，属于表面涂层制造领域。首先按照比例称取钛粉、石墨粉、其它金属组元配置原料粉末，将混合粉球磨，压块，放入反应器中，引燃整个压块发生自蔓延反应，得到疏松多孔碳化钛基块体，去除表面污染物，然后将剩余产物破碎、筛分得到20～50μm的碳化钛基硬质颗粒粉末材料。将上述粗颗粒粉末、粘结合金粉末以及粘结剂混合调成料浆，涂覆于钢件表面，干燥后，熔覆得到耐磨耐腐蚀涂层。本发明专利技术制备方法具有节能环保，价格低廉、硬质颗粒与粘结金属结合良好、耐磨性能优异等特点，适合于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种表面涂层的制造领域，特别是提供了一种利用自蔓延高温合成碳化钛基硬质颗粒制备耐磨耐腐蚀涂层的方法。
技术介绍
传统耐磨耐腐蚀涂层使用的硬质颗粒主要有WC、Cr3C2, TiC等碳化物以及一些氮化物，其中WC、Cr3C2与粘结金属之间润湿性良好，应用广泛，存在的问题主要是粉末成本相对较高，而且WC的使用温度较低，只适用于500°C以下的环境中，若温度过高，则WC会发生氧化分解，其硬度、耐磨性均下降，导致耐磨涂层的耐磨性显著降低；Cr3C2的硬度和熔点都较低，耐磨性相对不足。而TiC具有低密度、高硬度(HW400 3800)、摩擦系数小等优势， 是一种工业上常见的高硬度耐磨材料，即使到高温1100°C也不会发生分解，热稳定性好。工业上制备碳化钛粉末的方法主要是采用TiA和碳黑为原料，高温管式炉碳化制得，制得的粉末粒度较细，粉末颗粒表面“钝化”，与金属润湿性差，需要通过长时间的球磨处理，提高表面活性。同时由于TiC粉末粒度较细，耐磨性相对较差，解决的办法是采用粗颗粒TiC粉末，而制造粗颗粒TiC粉末的唯一方法是自蔓延高温合成技术。自蔓延高温合成技术是一种利用化学反应自身放热制备材料的新技术，充分利用元素间形成化合物时的高能放热反应，除了引发合成反应所必须的少量外加能量，整个反应过程主要依靠物料自身的放热来维持。具有合成时间极短，合成产物晶粒细小，通过控制后续破碎工序，粉末颗粒度可控等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用自蔓延高温合成碳化钛基硬质颗粒制备耐磨耐腐蚀涂层的方法。本专利技术碳化钛基硬质颗粒粉末材料主要成分为TiC和金属(包括Fe、Co、Ni、Cr、 Mo、V、W、B、Si等)，将原料粉末钛粉、石墨粉、低碳硼铁粉、硅铁粉、其它金属组元按照比例球磨混料后，压制成坯块，然后在氩气或真空条件下进行自蔓延高温合成反应，发生如下反应Ti + C — TiC0同时利用原料组元间反应放热实现金属组元包覆TiC颗粒，随炉冷却后，产物为疏松多孔状块体，清除表面污染物，破碎、球磨控制粉末颗粒大小，得到粗颗粒碳化钛基硬质颗粒粉末，利用该粉末混合粘结金属粉末材料、有机粘结剂后，涂覆于钢制部件需强化部位，干燥后，熔覆得到耐磨耐腐蚀表面强化涂层。具体工艺为(1)原料粉末的均勻混合与压块采用钛粉、石墨粉、低碳硼铁粉、硅铁粉、其它金属组元配置原料粉末，其中钛粉和石墨粉的重量比为4:1 4:1. 2，低碳硼铁粉、硅铁粉以及其它金属组元占总质量分数的0. 1 20% ；将上述配置的原料粉末进行球磨混料，具体的球磨参数为球料比1:1 1:3，转速 30 SOrpm，球磨时间1 证，装料系数1/2 3/4 ；混料完成后，将混合料压制成块；(2)自蔓延高温合成碳化钛基硬质材料将上述混合料坯块置于自蔓延高温合成反应器中，以0. 3 2升/分钟的流量通入氩气5 20分钟，排除反应器中的空气，引燃整个压块自蔓延反应，反应完成后将反应中抽真空，使反应器真空度保持<lPa，反应产物随炉冷却至室温，得到疏松多孔块体； (3)反应产物的破碎、筛分将上述块体材料取出，去除表面污染物，然后将剩余产物进行电磁粉碎或球磨破碎成 20 50 μ m的碳化钛基硬质颗粒粉末材料。(4)混合料的制备将上述硬质颗粒与镍基合金粉末、钴基合金粉末、铁基合金粉末、铜基合金粉末中的一种混合均勻，混料30 90分钟，得到涂层混合料，其中硬质颗粒含量为1 70wt% ；混合方式为三维摇臂混料机。(5)耐磨耐腐蚀涂层的制备将上述混合料与粘结剂混合，涂覆于钢基体表面，60 150°C下干燥2 5小时后，放入真空炉或气氛烧结炉中制备熔覆涂层，熔覆温度为950 1250°C，随炉冷却或淬火冷却后得到耐磨耐腐蚀的表面强化涂层。本专利技术采用的其它金属组元为Fe、Co、Ni、Cr、Mo、V、W等中的任何一种或它们的复合，以单质金属的形式加入。镍基合金粉末、钴基合金粉末、铁基合金粉末、铜基合金粉末为自熔合金粉末，其熔点为850 1150°C，粒度为15 50μπι。粘结剂为松香酒精溶液、聚乙烯醇、聚乙二醇、水玻璃、纤维素中的任意一种或几种。气氛烧结炉使用的气体为氮气、氩气、氢气中的任意一种。所述采用的原料粉末粒度均为0. 1 30 μ m。所述的其它金属组元的最终存在形式为包覆碳化钛颗粒表面，提高碳化钛颗粒与金属相之间的润湿性。所述的其它金属组元中包含的Cr、Mo、V、W元素与钛粉、石墨粉/碳黑等反应生成复式碳化物，改善硬质颗粒强度性能，进而进一步提高高冲击、高载荷下碳化钛基耐磨涂层的摩擦磨损性能。本专利技术的优点在于1.相比传统耐磨耐腐蚀涂层体系，专利技术了，原料价格较低，成本大大降低。2.各种金属组元以单质元素加入，自蔓延反应过程中与碳化钛颗粒粘结，以表面包覆的形式存在，与其它添加方式相比，可以保持碳化钛颗粒洁净表面，提高碳化钛与金属组元润湿性。3.金属组元中含有Cr、Mo、V、W等元素，自蔓延反应过程中与Ti、C形成碳化物固溶体，改善硬质颗粒强度性能，进而进一步提高高冲击、高载荷下碳化钛基耐磨涂层的摩擦磨损性能。具体实施例方式实施例1 称取钛粉640g，石墨粉170g，低碳硼铁粉50g，硅铁粉50g，镍粉70g，钨粉20g，放入球磨罐中，加入2000g钢球，利用滚动球磨机进行球磨混料，球磨机转速50rpm，装料系数0. 7，球磨时间池。混料完成后利用粉末成型压机将混合料压制成直径IOOmm的压块，将坯块置于自蔓延高温合成反应器中，以0. 5L/min的流量通入氩气10分钟，排除反应器中的空气， 给点火器钨丝通电点燃压块，引燃整个压块发生自蔓延反应，反应完成后开启机械泵抽真空，使反应器真空度保持10 20Pa，反应产物随炉冷却至室温，得到疏松多孔碳化钛基金属陶瓷块体。取出后去除表面与反应容器粘结造成的污染物，以及与点火钨丝接触的产物。 然后将剩余产物球磨破碎，通过振动筛分得到20 50 μ m粒级碳化钛基硬质颗粒粉末。取上述硬质颗粒20g，镍基自熔合金Ni60A粉末80g，有机粘结剂聚乙烯醇溶液(浓度为2 % ) 5ml，搅拌混合15min，调制成料浆，并刷涂在钢件表面，80°C下干燥2小时后，放入真空炉中制备熔覆涂层，熔覆温度为1120°C，保温时间为5min，随炉冷却后得到耐磨耐腐蚀的表面强化涂层。实施例2:称取钛粉640g，石墨粉175g，低碳硼铁粉10g，硅铁粉25g，铁粉100g，钼粉20g，铬粉 30g,放入球磨罐中，加入1500g钢球，利用滚动球磨机进行球磨混料，球磨机转速60rpm，装料系数0. 6，球磨时间4h。混料完成后利用粉末成型压机将混合料压制成直径80mm的压块， 将坯块置于自蔓延高温合成反应器中，以0. 8L/min的流量通入氩气8分钟，排除反应器中的空气，给点火器钨丝通电点燃压块，引燃整个压块发生自蔓延反应，反应完成后开启机械泵抽真空，使反应器真空度保持10 20Pa，反应产物随炉冷却至室温，得到疏松多孔碳化钛基金属陶瓷块体。取出后去除表面与反应容器粘结造成的污染物，以及与点火钨丝接触的产物。然后将剩余产物球磨破碎，通过振动筛分得到20 50 μ m粒级碳化钛基硬质颗粒粉末。取上述硬质颗粒50g，铁基自熔合金狗55粉末50g，有机粘结本文档来自技高网...
【技术保护点】
，随炉冷却或淬火冷却后得到耐磨耐腐蚀的表面强化涂层。均匀，得到涂层混合料，其中硬质颗粒粉末含量为１～７０ｗｔ％；步骤五：耐磨耐腐蚀涂层的制备将步骤四得到的混合料与粘结剂混合，涂覆于钢基体表面，６０～１５０℃下干燥２～５小时后，放入真空炉或气氛烧结炉中制备熔覆涂层，熔覆温度为９５０～１２５０℃到的多孔块体材料取出，去除表面污染物，然后将剩余产物进行电磁粉碎或球磨破碎成２０～５０μｍ的碳化钛基硬质颗粒粉末材料；步骤四：混合料的制备将步骤三得到的碳化钛基硬质颗粒粉末与镍基合金粉末、钴基合金粉末、铁基合金粉末或铜基合金粉末中的一种混合将步骤一得到的混合料坯块置于自蔓延高温合成反应器中，通入氩气排除反应器中的空气后，引燃整个压块自蔓延反应，反应完成后将反应器抽真空，使反应器真空度保持（１Ｐａ，反应产物随炉冷却至室温，得到疏松多孔块体；步骤三：反应产物的破碎、筛分将步骤二得组元占总质量分数的０．１～２０％；将上述配置的原料粉末进行球磨混料，具体的球磨参数为：球料比１：１～１：３，转速３０～８０ｒｐｍ，球磨时间１～５ｈ，装料系数１／２～３／４；混料完成后，将混合料压制成块；步骤二：自蔓延高温合成碳化钛基硬质材料１．一种利用粗颗粒碳化钛基粉末制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，其特征在于：步骤一：原料粉末的均匀混合与压块采用钛粉、石墨粉、低碳硼铁粉、硅铁粉、其它金属组元配置原料粉末，其中钛粉和石墨粉的重量比为４：１～４：１．２，低碳硼铁粉、硅铁粉以及其它金属...
【技术特征摘要】
1.一种利用粗颗粒碳化钛基粉末制备耐磨耐腐蚀涂层的方法，其特征在于步骤一原料粉末的均勻混合与压块采用钛粉、石墨粉、低碳硼铁粉、硅铁粉、其它金属组元配置原料粉末，其中钛粉和石墨粉的重量比为4:1 4:1. 2，低碳硼铁粉、硅铁粉以及其它金属组元占总质量分数的0. 1 20% ；将上述配置的原料粉末进行球磨混料，具体的球磨参数为球料比1:1 1:3，转速 30 SOrpm，球磨时间1 证，装料系数1/2 3/4 ；混料完成后，将混合料压制成块；步骤二 自蔓延高温合成碳化钛基硬质材料将步骤一得到的混合料坯块置于自蔓延高温合成反应器中，通入氩气排除反应器中的空气后，引燃整个压块自蔓延反应，反应完成后将反应器抽真空，使反应器真空度保持 <11^，反应产物随炉冷却至室温，得到疏松多孔块体；步骤三反应产物的破碎、筛分将步骤二得到的多孔块体材料取出，去除表面污染物，然后将剩余产物进行电磁粉碎或球磨破碎成20 50 μ m的碳化钛基硬质颗粒粉末材料；步骤四混合料的制备将步骤三得到的碳化钛基硬质颗粒粉末与镍基合金粉末、钴基合金粉末、铁基合金粉末或铜基合金粉末中的一种混合均勻，得到涂层混合料，其中硬质颗粒粉末含量为1 70wt% ；步骤五耐磨耐腐蚀涂层的制备将步骤四得到的混合料与粘结剂混合，涂覆于钢基体表面，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志猛，刘祥庆，林涛，温芳，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11
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