一种铸件表面原位合成碳化钛基硬质合金涂层的方法，属于金属基复合材料制备技术领域。采用真空消失模铸造工艺，将Ti粉、石墨粉、WC粉和金属粉末混合，加入粘结剂制成粉末涂料膏剂，涂覆在EPS泡沫塑料模型表面或填充在模型的孔或槽内，在浇注过程中，利用钢液的高温引发自蔓延合成反应，发生Ti+C→TiC反应，形成TiC基硬质合金相，得到表面或局部原位合成碳化钛基硬质合金涂层的铸件。本发明专利技术的优点在于：铸件的表面质量好，硬面涂层与铸件结合牢固，在使用过程中具有高耐磨性、耐磨合金层不脱落，并且工艺简单，适于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属基复合材料制备
，提供了。
技术介绍
磨损是零件失效的主要形式之一，造成设备运转效率降低、工件更换或维护频繁、 能源消耗增加，造成巨大经济损失，目前提高零件耐磨性的方法主要为表面改性和涂层技术，其中涂层技术可用极少量的材料起到大量、昂贵的整体材料难以起到的作用，极大降低了产品成本。TiC莫氏硬度9. 5，是所有已知碳化物中硬度最高的，在机械、化工和微电子等高
有着广泛的应用。TiC基硬质合金涂层由于其具有的高硬度、高耐磨性，在耐磨涂层领域已显现出优异的应用潜力。gliMi^iim'n (Self-propagating High-temperature Synthesis, If^ SHS) 是利用化学反应自身放热制备材料的新技术，其最显著的特点是充分利用元素间形成化合物的高能放热反应，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支持。自蔓延合成TiC具有工艺简单、生产效率高等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，提高铸件的耐磨性。本专利技术提供了，其特征在于(1)Ti粉、石墨粉、WC粉和金属粉末按质量比13-70% 3-25% 0-30% 2. 5-80%进行配料，在球磨机中混合1-24小时制成混合粉末；(2)在混合粉末中加入粘结剂，粘结剂与混合粉末的质量比为1:10-1:100，搅拌混勻制成粉末涂料膏剂；(3)将粉末膏剂涂覆在铸件EPS泡沫塑料模型的表面上或填充到模型预先加工好的孔或槽内。(4)将制备好的铸件模型外涂挂一层防粘砂涂料，在40-50° C温度范围内烘干，烘干时间为5-18小时；(5)在中频感应电炉中熔炼钢水，然后进行浇注，利用钢液的高温引发自蔓延合成反 应Ti+C — TiC,形成TiC基硬质合金相；(6)铸件进行热处理或铸造余热水韧处理，冷却到室温后进行表面清理、打磨，即得表面原位合成TiC基硬质合金涂层的铸件。优选的是，铸造工艺为真空消失模铸造。优选的是，熔炼钢水为高锰钢、普碳钢或合金钢。优选的是，金属粉末组份质量比为:Ni:0-60%，Cr :0_30%，Si :0_11%，B :0_8%，Co 0-60%，其余为Fe ；进一步优选，金属粉末组份质量比为=Ni :0-60%，Cr :5_30%，Si :5_11%， B :3-8%，Co :0-60%，其余为 Fe。优选的是，Ti粉粒度1-20μπι、石墨粉粒度=HOynuWC粉粒度1-8μπι、金属粉末粒度1-180 μ m。优选的是，粘结剂为浓度10%wt的橡胶汽油溶液、浓度10%wt的分子量为6000 的聚乙二醇水溶液，或浓度8%wt的聚乙烯醇水溶液。优选的是，合金涂层厚度为0. 5-60mm，进一步优选合金涂层厚度为5_7mm。铸件局部孔或槽硬质合金涂层厚度为1-lOOmm，进一步优选铸件局部孔或槽硬质合金涂层厚度为 3-40mmo优选的是，合金涂层包括基体组织(涂层是由铁合金粉熔融后将碳化钛粘结在一起形成的，基体组织就是铁合金粉熔融后形成的粘结相)及分布其上的TiC颗粒、WC颗粒和合金碳化物组成，其中TiC颗粒体积百分数为10-80%，WC颗粒体积百分数为0-20%，合金碳化物体积百分数为1_15%，其余为基体组织，合金涂层硬度HRC50-75。本领域技术人员不难看出，上述各方案的任意组合都构成本专利技术的一部分。 本专利技术的优点在于铸件的表面质量好，涂层与铸件结合牢固，在使用过程中具有高耐磨性、耐磨合金层不脱落，并且工艺简单，适于工业化生产。具体实施例方式实施例1:步骤1 称取平均粒度为15 μ m的Ti粉3. 5kg，IOym的石墨粉0. 8kg，3-4. 5 μ m的WC粉 0.5 kg 禾口 20 μ m 的金属粉末(Ni :60%wt,Cr 5% wt,Si 5% wt,B 3% wt，其余为 Fe) 1. 2kg， 在球磨机中混合4个小时；步骤2:在混合粉末中加入300g聚乙烯醇(浓度8%wt)水溶液，搅拌混勻制成粉末涂料膏剂；步骤3 将粉末涂料膏剂涂覆在铸件EPS泡沫塑料模型上，涂覆部位在铸件磨损工作表面上，涂覆厚度为5mm;步骤4 外挂约2mm厚的镁砂粉防粘砂涂料，在45° C干燥8小时； 步骤5 组装浇注装置，熔炼Mnl3高锰钢钢水后抽真空进行浇注，浇注温度为1470 0C, 真空度为0. 06MPa，在浇注过程中，利用钢液的高温引发自蔓延合成反应；步骤6 铸件冷却到1100 0C时，落砂翻出铸件，立即淬入水温为20°C的水箱中，进行铸件余热水韧化处理，冷却到室温后，进行表面清理、打磨即得到表面原位合成碳化钛基硬质合金涂层的高锰钢铸件，硬质合金涂层与Mnl3高锰钢基体呈冶金结合，表面质量好，合金涂层厚度为5. 3mm,硬度HRC63。实施例2:步骤1 称取平均粒度为15 μ m的Ti粉5. 0kg, 10 μ m的石墨粉1. 2kg，3-4. 5 μ m的WC 粉 0. 6 kg 禾口 20 μ m 的金属粉末 1. 2kg (Ni 60% wt,Cr 5% wt,Si 5% wt,B 3% wt，其余为 Fe)，在球磨机中混合8个小时；步骤2 在混合粉末中加入600g橡胶汽油(浓度10%wt)溶液，搅拌混勻制成粉末涂料膏剂；步骤3 将粉末涂料 膏剂涂覆在铸件EPS泡沫塑料模型上，涂覆部位在铸件磨损工作表面上，涂覆厚度为56mm;步骤4 外挂约2mm厚的石英粉防粘砂涂料，在40° C干燥12小时； 步骤5:组装浇注装置，熔炼45#钢钢水后抽真空进行浇注，浇注温度为1560 °C，真空度为0. 06MPa，在浇注过程中，利用钢液的高温引发自蔓延合成反应；步骤6 铸件冷却到500 0C时，落砂翻出铸件，埋在石英砂中进行缓冷热处理，冷却到室温后，进行表面清理、打磨即得到表面原位合成碳化钛基硬质合金涂层的45#钢铸件，硬质合金涂层与45#钢基体呈冶金结合，表面质量好，合金涂层厚度为57. 5mm,硬度HRC65。实施例3:步骤1 称取平均粒度为15 μ m的Ti粉0. 35kg，IOym的石墨粉0. 08kg, 3-4. 5 μ m的 WC 粉 0. 05 kg 禾口 20 μ m 的金属粉末(Ni :60%wt, Cr 5% wt, Si 5% wt, B 3% wt,其余为 Fe)0. 12kg，在球磨机中混合4个小时；步骤2 在混合粉末中加入30g聚乙烯醇(浓度8%wt)水溶液，搅拌混勻制成粉末涂料膏剂；步骤3 将粉末涂料膏剂填充在EPS泡沫塑料模型预先加工好的孔中，圆孔直径为 Φ 10mm，填充深度为35_ ；步骤4 外挂约2mm厚的镁砂粉防粘砂涂料，在45° C干燥8小时； 步骤5 组装浇注装置，熔炼Mnl3高锰钢钢水后抽真空进行浇注，浇注温度为1470 0C, 真空度为0. 06MPa，在浇注过程中，利用钢液的高温引发自蔓延合成反应；步骤6 铸件冷却到1100 0C时，落砂翻出铸件，立即淬入水温为20°C的水箱中，进行铸件余热水韧化处理，冷却到室温后，进行表面清理、打磨即得到表面原位合成碳化钛基硬质合金涂层的高锰钢铸件，硬质合金涂层与Mnl3高锰钢基体呈冶金结合，表面质量好，硬质合金涂层圆棒直径为Φ 10mm，厚度为33mm，硬本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种铸件表面原位合成碳化钛基硬质合金涂层的方法，采用Ｔｉ粉、石墨粉、ＷＣ粉和金属粉末作为合成材料，其特征在于采用如下步骤：（１）Ｔｉ粉、石墨粉、ＷＣ粉和金属粉末按质量比１３－７０％∶３－２５％∶０－３０％∶２．５－８０％进行配料，在球磨机中混合１－２４小时制成混合粉末；（２）在混合粉末中加入粘结剂，粘结剂与混合粉末的质量比为１：１０－１：１００，搅拌混匀制成粉末涂料膏剂； （３）将粉末膏剂涂覆在铸件ＥＰＳ泡沫塑料模型的表面上或填充到模型预先加工好的孔或槽内；（４）将制备好的铸件模型外涂挂一层防粘砂涂料，在４０－５０？？Ｃ温度范围内烘干，烘干时间为５－１８小时；（５）在中频感应电炉中熔炼钢水，然后进行浇注，利用钢液的高温引发自蔓延合成反应：Ｔｉ＋Ｃ→ＴｉＣ，形成ＴｉＣ基硬质合金相；（６）铸件进行热处理或铸造余热水韧处理，冷却到室温后进行表面清理、打磨，即得表面或局部原位合成ＴｉＣ基硬质合金涂层的铸件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王振明，郭志猛，王刚，程军，周生永，罗骥，
申请(专利权)人：广东新劲刚超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：44
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