[發(fā)明專利]一種提高熱噴涂涂層耐磨性能的處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610070221.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN105671476A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王剛;顧開選;黃仲佳;丁鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/18
• 分類號(hào): C23C4/18;C23C4/06;C22F1/16
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 曹政

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面處理方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高熱噴涂涂層耐磨性 能的處理方法。

背景技術(shù)

耐磨襯板是煤礦、礦山行業(yè)中的重要耐磨件，煤塊與襯板之間產(chǎn)生相對(duì)滑 動(dòng)、滾動(dòng)與沖擊作用，使襯板處于三體磨損工況，會(huì)造成襯板表面的切削及犁 削磨損，使襯板基體組織及硬質(zhì)相流失，發(fā)生磨料磨損和沖擊磨損，襯板在既 受腐蝕又受沖擊磨損和磨粒磨損的惡劣工況下，若其加工硬化不足，耐腐蝕性 較差，會(huì)導(dǎo)致使用壽命大大降低。目前，在普通耐磨板上進(jìn)行表面處理是提高 其耐磨性的主要手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高耐磨襯板涂層的強(qiáng)度和耐磨性 的提高熱噴涂涂層耐磨性能的處理方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種提高熱噴涂涂 層耐磨性能的處理方法，包括如下步驟：

1)向耐磨板噴涂WC-10Co-4Cr涂層；

2)清洗噴涂后的耐磨板后，將耐磨板放入深冷箱中；

3)先降溫至-120℃，冷卻速度為2℃/min，保溫2h；

4)再降溫至-196℃，冷卻速度為2℃/min，之后分別保溫12h、24h和48h；

5)深冷處理結(jié)束后，開始進(jìn)行回火處理；

處理結(jié)束后的涂層中含有WC顆粒與α-Co相，還含有η相的析出以及α-Co 相發(fā)生馬氏體相變形成的ε-Co相，ε-Co相為密排六方。

回火溫度為200℃，加熱速度為3℃/min，保溫2h后空冷至室溫。

所述回火設(shè)備為馬弗爐。

在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上，壓力為100N，摩擦轉(zhuǎn)速為300r/min，摩擦?xí)r間為 20min，對(duì)磨件為剛玉球時(shí)，經(jīng)過(guò)24h深冷處理后的WC-10Co-4Cr涂層的平均 摩擦系數(shù)為0.6，經(jīng)過(guò)48h深冷處理后的涂層的平均摩擦系數(shù)為0.5。

經(jīng)過(guò)48h深冷處理后試樣的磨損量為1.2mg。

深冷處理介質(zhì)為液氮，利用汽化潛熱及低溫氮?dú)馕鼰崾固幚硐浼氨焕湮锛? 溫度降低，通過(guò)控制液氮的輸入量和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制降溫速度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)處 理溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果，深冷處理能夠 改善材料組織和性能。它不僅能提高材料的尺寸穩(wěn)定性、減小變形，還可以提 高材料的耐磨性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能以及增加材料的強(qiáng)度、硬度和韌 性。經(jīng)深冷處理后的涂層中除了WC顆粒與α-Co相以外，還有η相的析出以及 α-Co相發(fā)生馬氏體相變形成的ε-Co相。一方面，α-Co相轉(zhuǎn)變形成的ε-Co相為 密排六方，其變形過(guò)程中的滑移系遠(yuǎn)少于α-Co相的面心立方結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致ε-Co 相具有比α-Co相更高的硬度和強(qiáng)度，從上述結(jié)果可以看出大量ε-Co相的析出 有利于提高涂層的強(qiáng)度和耐磨性能。另一方面，經(jīng)深冷處理后的涂層中有η相 (Co₆W₆C)的析出，該碳化物在涂層中起彌散強(qiáng)化的作用，進(jìn)而改變了刀具材料 的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高了涂層的耐磨性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中提供的未深冷處理與48h深冷處理涂層的X射線衍 射圖譜；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

在眾多涂層材料中，碳化鎢(WC)具有很高的硬度和耐磨性，是制造硬質(zhì)合 金的主要原料，也是熱噴涂領(lǐng)域制備高耐磨涂層的重要原料。此外，在WC粉 末中添加具有高延展性的Co元素作為粘結(jié)相，可以顯著提高涂層的強(qiáng)度和韌性。 然而，碳化鎢在噴涂過(guò)程中受高溫作用容易“失碳”分解生成六方結(jié)構(gòu)的變體 W2C，它的存在會(huì)導(dǎo)致涂層脆性的增大，降低其耐磨性。因此，在不提高制造 成本和不限制應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步提高熱噴涂WC合金涂層的耐磨 性依然是亟需解決的問(wèn)題。

深冷處理，又稱超低溫處理，是指將工件以一定的冷卻速度冷卻至溫度低 于-120℃的環(huán)境下，保持一段時(shí)間后再升溫到室溫的處理方法。能夠改善材料組 織和性能。它不僅能提高材料的尺寸穩(wěn)定性、減小變形，還可以提高材料的耐 磨性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能以及增加材料的強(qiáng)度、硬度和韌性。