[發明專利]一種高耐磨金屬陶瓷涂層

在審

• 申請號: 201610152766.0
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105603420A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 華云峰;李海亮
• 申請（專利權）人: 蘇州范德雅特新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C29/04;C22C19/05
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 陸華君

技術領域

本發明涉及耐磨鋼技術領域，具體涉及一種高耐磨金屬陶瓷涂層 及其制備方法。

背景技術

裝載機鏟刀刃作業時切削砂石等硬物料，發生強烈摩擦和撞擊。 因此，要求鏟刀刃具有良好的強度、韌性和硬度匹配。

我國開發的NM360耐磨鋼系列或卡特皮勒公司認可的IE0921 系列，熱處理后表面硬度可達HRC39～47，但應用于鏟挖碎石塊等 物料作業時，其硬度有待于進一步提高。日本小松公司開發的高硅強 韌性耐磨鋼SHSC-3，熱處理后表面硬度可達HRC50以上，但由于添 加了大量的硅元素，降低了塑性和韌性，鋼板機械加工性能較差。公 開號為CN1669726A的中國發明專利公開了一種高耐磨鋼制造方法， 其通過對鋼進行離子注滲鎢和滲碳淬火處理來提高耐磨性能。離子注 滲碳化鎢層厚度1～2mm、表面硬度HRC56～60。然而，離子注滲 鎢工藝復雜、成本高、生產效率低。

公開號為CN103205639A的中國發明專利公開了一種裝載機鏟 刀刃及其制備方法，通過加入多種合金化元素和特殊制備工藝，鏟刀 刃鋼的硬度可達50HRC以上，但應用于鏟挖碎石塊等物料作業時， 其硬度有待于進一步提高，同時，鋼的摩擦系數較高(采用Si₃N₄球 作為對磨副，其摩擦系數可達0.9)，應用于鏟挖碎石塊等物料作業時 磨損較快。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題在于 提供一種高耐磨金屬陶瓷涂層及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種高耐磨金屬陶瓷涂層，以重量百分比計，該金屬陶瓷涂層的 材料由如下成分組成：Ni基合金：10～20％，Si-Al-C-N非晶粒子： 80～90％；

所述的高耐磨金屬陶瓷涂層按照如下工序制備：

1)以重量百分比計，將：Ni基合金粉末：10～20％，Si-Al-C-N 納米非晶粒子：80～90％，混合后，放入高能球磨機上球磨2小時， 形成金屬陶瓷粉末料漿；

2)將金屬陶瓷粉末料漿均勻涂覆于普通鋼表面，涂覆厚度為 0.3～2mm；

3)將涂覆金屬陶瓷粉末的普通鋼置于非氧化性氣氛保護的工件 箱中并向激光光源移動，激光光源將金屬陶瓷粉末熔覆，在普通鋼表 面形成一條高耐磨金屬陶瓷涂層帶；

4)將普通鋼旋轉，使激光光源將金屬陶瓷粉末熔覆，在已形成 的一條高耐磨金屬陶瓷涂層帶邊再形成一條高耐磨金屬陶瓷涂層帶；

5)重復步驟4)，直至使普通鋼表面涂覆的金屬陶瓷粉末全部熔 覆形成高耐磨金屬陶瓷涂層帶，全部高耐磨金屬陶瓷涂層帶在普通鋼 表面形成一層高耐磨金屬陶瓷涂層；

6)重復步驟2)至步驟5)，在普通鋼表面高耐磨金屬陶瓷涂層 上再形成一層或多層高耐磨金屬陶瓷涂層，使普通鋼表面高耐磨金屬 陶瓷涂層厚度為1～10mm。

所述的高耐磨金屬陶瓷涂層材料Ni基合金中的元素重量百分 比：Ni：≥50％，Si≤2％，C≤2％，B：≤0.01％，P：≤0.1％，S：≤0.05％， 余量為除Ni以外常見金屬元素的一種或多鐘。

所述的高耐磨金屬陶瓷涂層材料Ni基合金粉末：尺寸≤40μm。

所述的高耐磨金屬陶瓷涂層材料Si-Al-C-N非晶粒子：尺寸 ≤20μm。

本發明通過在普通鋼表面制備Ni基合金包覆Si-Al-C-N非晶粒子 的金屬陶瓷涂層，提高了普通鋼的表面硬度；采用激光熔覆工藝制備 金屬陶瓷涂層，熱影響區僅在普通鋼表面，制備金屬陶瓷涂層不降低 普通鋼基體的強度和韌性；采用Si-Al-C-N非晶陶瓷粒子，降低了普 通鋼金屬陶瓷涂層的摩擦系數。

本發明有益效果是：(1)本發明采用激光熔覆制備的Ni基合 金包覆Si-Al-C-N非晶粒子金屬陶瓷涂層硬度可達HV2000以上，同 時不降低普通鋼的強度和韌性，金屬陶瓷涂層摩擦系數低于0.4，使 普通鋼具有良好的硬度、強度、韌性和摩擦系數匹配，耐磨性較不制 備金屬陶瓷涂層的普通鋼提高四倍以上；(2)本發明采用Ni基合金 作為Si-Al-C-N非晶粒子激光熔覆包覆材料，降低了成本；(3)本發 明降低了對特種鋼的硬度、強度和韌性要求，可使用一般鋼如45號 鋼作為特種鋼，使特種鋼成本降低50％以上。

下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。