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[發明專利]一種WC-NiCrMoAl超硬無磁涂層復合材料及其制備方法無效

專利信息
申請號: 201210002304.2 申請日: 2012-01-05
公開(公告)號: CN102560222A 公開(公告)日: 2012-07-11
發明(設計)人: 楊膠溪 申請(專利權)人: 北京工業大學
主分類號: C22C32/00 分類號: C22C32/00;C23C24/10
代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203 代理人: 劉萍
地址: 100124 *** 國省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 wc nicrmoal 超硬無磁 涂層 復合材料 及其 制備 方法
【說明書】:

技術領域

本發明涉及一種鎳基超硬復合材料及其制備方法,更特別的是一種無磁、耐磨、耐腐蝕的WC-NiCrMoAl的涂層材料及其在金屬機械零部件上制成無磁、超硬、耐磨、耐腐蝕的涂層的方法。?

背景技術

在地質勘探、模具制造、石油、選礦、電子測試儀器、化工等工業中,存在很多無磁材料制造的零部件,當這些零部件在工作時會產生相對運動而產生摩擦磨損。此類零件往往價格昂貴,因此在零部件制造時需要有無磁耐磨防護層,或者在發生磨損后需要采用無磁材料進行修復或再制造。無磁零件使用時面臨的問題除了磨損之外還有腐蝕問題,因此采用無磁耐磨抗腐蝕的涂層提高無磁零件的使用壽命是有效措施之一。?

粉末冶金硬質合金通常由WC做為硬質相而Ni或Co做為粘結劑,但是在粉末冶金硬質合金中WC的含量都比較高,一般均在75%以上。美國專利5273571發明了一種采用粉末冶金方式制造的WC含量60%-98%的無磁硬質合金。而實踐證明,用于粉末冶金的高含量WC粉末材料不適合于激光熔覆等表面技術,原因在于自熔性比較差且裂紋開裂傾向極高,基本難以應用于熔覆焊。因此開發適合于熔覆用的無磁涂層材料至關重要。相對鐵基材料而言,鎳基材料的磁性相對鐵基較弱一些,并且鎳基材料的抗腐蝕性優于鐵基材料。制備WC做為強化相而鎳基合金作為金屬粘結劑的涂層材料有較明顯的優越性,可獲得高硬度、耐磨、抗腐蝕的涂層材料。美國專利2010/0009089A1發明了一種鎳基無磁涂層,WC含量30%-65%,但該涂層材料含有Fe、Co等元素,將影響到無磁性能的穩定性。針對激光熔覆技術,本發明在降低WC含量的情況下,采用自熔性較好的合金元素及強化元素,涂層材料中不含有Fe、Co等元素,涂層具有高硬度、較高的耐磨和抗腐蝕性能及優良的無磁性能,涂層裂紋傾向大大降低,材料成分也顯著降低。?

發明內容

本發明主要為了提高材料的耐磨、抗腐蝕性能,且明顯降低材料成本,提供一種WC-NiCrMoAl超硬無磁涂層復合材料及其制備方法,大大提高材料的耐磨性能、抗腐蝕性能,涂層材料無磁性能穩定。?

一種WC-NiCrMoAl無磁涂層復合材料,其特征在于質量百分比如下:碳化鎢:25~40wt%、Cr:11~18wt%、Mo:4~8wt%、Al:1.5~5.0wt%,余量Ni。?

上述的一種WC-NiCrMoAl無磁涂層復合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:?

(1)按上述組分的質量百分比選取原料;?

(2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉電極霧化的方式得到NiCrMoAl合金粉末,稱量碳化鎢粉末以及NiCrMoAl合金粉末,其中碳化鎢粉末質量百分比25~40%,粉末粒度均為-140~+325目;?

(3)將上述碳化鎢粉末與NiCrMoAl合金粉末在球磨機里面混合1~3小時,實現均勻化;?

(4)選取機械零部件載體,利用激光熔覆等表面技術在機械零件表面上制備成涂層,實現零部件的強化或修復;激光熔覆功率1.5~4.5KW,圓光斑尺寸為3~6mm或矩形光斑尺寸2×8mm,光束掃描速度為180~450mm/min,激光熔覆過程采用流量為8~16L/min的氬氣保護。?

本發明制備而成的超硬復合材料的相對磁導率在1.003≤ur≤1.012之間,硬度達到HRC55-65,25℃鹽霧腐蝕的腐蝕率小于0.38g/m2·h。?

附圖說明

圖1是不同WC含量的熔覆層的磁滯回線?

①碳化鎢含量為25%無磁涂層的磁滯回線②碳化鎢含量為33%無磁涂層的磁滯回線③碳化鎢含量為40%無磁涂層的磁滯回線。?

具體實施方式

實施例1?

(1)選取典型的WC-NiCrMoAl無磁涂層復合材料配方,碳化鎢:25wt%、Cr:11wt%、Mo:4wt%、Al:1.5wt%,余量Ni。?

(2)采用氬氣霧化的方式得到NiCrMoAl合金粉末,采用精度為0.1mg的電子天平稱量碳化鎢粉末以及NiCrMoAl合金粉末,粉末粒度為-140~+325目。?

(3)將上述碳化鎢顆粒與NiCrMoAl合金粉末混合料,在球磨機里面混合1.0小時。?

(4)選取無磁鋼316L作為熔覆基體材料,利用CO2激光熔覆在基材表面上制備熔覆層,設置CO2激光輸出功率4.5KW,矩形光斑尺寸2×8mm,光束掃描速度為450mm/min,激光熔覆過程采用流量為8L/min的氬氣保護。?

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