[發明專利]一種提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼結合強度的加工方法

在審

• 申請號: 201711245528.5
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108034942A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 高欣;王軍
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市鑫龍特鋼有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/38;C22C38/22;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 付濤

本發明屬于碳素鋼加工技術領域，具體涉及一種提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼結合強度的加工方法，所述高韌性碳素鋼為碳素結構鋼Q235，包括合金粉末制備、調整劑處理以及激光熔覆。本發明相比現有技術具有以下優點：本發明中通過對碳素鋼工件進行處理，能夠使其表面形成均勻致密的薄膜，合理配比調整劑配合氮氣條件下保溫處理，提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼的結合強度，相比現在需要較高溫度才能提高結合強度相比，能夠降低生產成本，適于推廣使用；高硬質合金涂層的設置，所形成的表面具有致密結構，使所得材料具有較高的硬度、高耐磨性、低密度和良好的腐蝕性。

技術領域

本發明屬于碳素鋼加工技術領域，具體涉及一種提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼結合強度的加工方法。

背景技術

碳素鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料，世界各工業國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時，也非常注意改進碳素鋼的質量，擴大品種和適用范圍，目前碳素鋼的產量在各國鋼產總量中的比例，約保持在80%左右，它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造業，而且在近代石油化化學工業、海洋開發等方面，也得到大量使用，但是相比合金鋼，碳素鋼的耐磨性、淬透性和耐腐性能相對較差，使其使用受到限制，現有技術中通過在碳素鋼表面制備涂層，來提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蝕性，涂層與碳素鋼基體的結合強度是一個很重要的技術指標，結合強度的高低直接影響到涂層使用性能和壽命，而不同制備方法所得涂層與基體的結合強度也不盡相同，本發明對如何提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼基體的結合強度進行研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼結合強度的加工方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼結合強度的加工方法，所述高韌性碳素鋼為碳素結構鋼Q235，包括以下步驟：

（1）高硬質合金涂層的原料按重量配比為：碳化鎢40-44%、錳2-4%、鉬1-2%、鉻1-2%、碳1.2-1.5%，余量為鐵和不可避免的雜質；

（2）將上述原料按配比混合后在氮氣條件下球磨，球料比為8-10:1，球磨體材質為硬度不小于1600HV的硬質合金，在轉速為80-100轉/分鐘的條件下球磨1-2小時，得到合金粉末；

（3）所述碳素鋼基體酸洗后浸入調整劑中3-5分鐘，取出后在溫度為85-95℃的氮氣氛圍中保持2-4小時；

其中，所述調整劑包括以下重量百分比的原料：硫酸鎂28-40PPM、縮聚磷酸銨400-500PPM、硅酸錳80-100PPM、甘油磷酸鈉6-10PPM、腰果殼油1-3PPM；

（4）在上述處理后的碳素鋼基體表面用激光熔覆合金粉末，得到厚度為20-30μm的高硬質合金涂層。

作為對上述方案的進一步改進，所述硬度不小于1600HV的硬質合金為WC-Co合金；所述合金粉末的顆粒粒徑為20-400nm。

作為對上述方案的進一步改進，所述步驟（3）中酸洗采用質量濃度為1.5-2.5%的草酸溶液；所述激光熔覆激光功率為3-5kW，掃描速度為8-12mm/s，激光束斑直徑為8mm，激光熔覆時采用氬氣側吹法對熔池進行保護。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明中通過對碳素鋼工件進行處理，能夠使其表面形成均勻致密的薄膜，合理配比調整劑配合氮氣條件下保溫處理，能夠加速晶核的形成，所形成薄膜澆薄，結晶細、孔隙率大，改善界面結合條件，在其表面熔覆合金粉末，能以擴散形式向碳素鋼工件基體擴散，能夠大大提高硬質合金涂層與高韌性碳素鋼的結合強度，相比現在需要較高溫度才能提高結合強度相比，能夠降低生產成本，適于推廣使用；高硬質合金涂層的設置，所形成的表面具有致密結構，使所得材料具有較高的硬度、高耐磨性、低密度和良好的腐蝕性。

具體實施方式

實施例1