[發(fā)明專利]三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810896243.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN109023345B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊自拴;郭漫青;樊金明;王山松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津德天助非晶納米科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 北京中企鴻陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11487
• 代理人: 郭鴻雁

本發(fā)明公開了一種三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層及其制備方法，屬于金屬材料的鍍覆領(lǐng)域。其目的是為了提供一種制備簡(jiǎn)單、涂層耐磨性能高、成本低的三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層及其制備方法。本發(fā)明三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層是由包括三元硼化物粉末和鐵基合金自熔粉末、或鎳基合金自熔粉末的原料，采用感應(yīng)熔覆工藝在基體材料表面制備得到的高耐磨鐵基涂層；本發(fā)明的制備方法，包括以下步驟：三元硼化物粉末的制備；Q235鋼基體的表面處理；感應(yīng)熔覆預(yù)涂層的制備；采用感應(yīng)熔覆設(shè)備加熱。本發(fā)明的三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層具有很高的硬度和耐磨性，在挖土機(jī)鏟齒、球磨機(jī)襯板、煤礦所用刮板輸送機(jī)、軸承等需要耐磨的地方都可以應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料的鍍覆領(lǐng)域，特別是涉及一種鐵基耐磨涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

Fe60等鐵基自熔合金粉末是典型的激光制備高硬度高耐磨合金涂層的原材料，其缺點(diǎn)是熔點(diǎn)較高、自熔性較差、激光熔覆層裂紋敏感性大、容易產(chǎn)生氣孔等，這些缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用的廣泛性。特別是當(dāng)利用激光熔覆沉積制備大尺寸高厚度(＞3mm)摩擦零件時(shí)，應(yīng)力和組織相變應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋使制約激光成形高性能摩擦零件的關(guān)鍵難題。因此，對(duì)于激光增材制造高耐磨鐵基合金零件，需要從合金成分設(shè)計(jì)入手、通過添加增強(qiáng)增韌成分形成新的合金成分體系，研究激光增材制造調(diào)控組織結(jié)構(gòu)與性能新方法。

三元硼化物具有高硬度、高彎曲強(qiáng)度、低密度、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異性能，以及與鋼基體的熱膨脹系數(shù)接近等特性，是鋼基體理想的覆層材料。鐵基合金來源廣泛、價(jià)格低廉，在低于200℃時(shí)硬度及性能良好，但是在熔覆用鐵基合金粉末中加入三元硼化物，以此來制備高耐磨鐵基涂層的研究卻不多見。

目前熔覆技術(shù)主要有：激光熔覆、感應(yīng)熔覆、等離子熔覆、真空熔覆、整體加熱重熔、火焰熔覆、堆焊等。但是激光熔覆設(shè)備造價(jià)高，熔涂過程的自動(dòng)控制程度低，涂層表面不平整，后續(xù)加工量大，涂層容易出現(xiàn)開裂及脫落；等離子熔覆涂層合金易過熱流淌或氧化燒損嚴(yán)重，熔覆層經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些裂紋，工藝要求高；真空熔覆需要真空環(huán)境，實(shí)際操作難度大，成本高；整體加熱重熔是整體加熱，對(duì)基體的熱影響大；火焰熔覆對(duì)基體的熱影響大，涂層熔融時(shí)易氧化，且受手工操作的影響大，容易出現(xiàn)表面不平且效率低下；我國(guó)堆焊材料的特點(diǎn)是手工焊條比例大，而手工堆焊費(fèi)事、費(fèi)工、生產(chǎn)效率低，且對(duì)基體的稀釋率大。而感應(yīng)熔覆技術(shù)具有對(duì)基體的稀釋率小、成本低、涂層的結(jié)合強(qiáng)度高、工作環(huán)境清潔等許多優(yōu)點(diǎn)。

專利CN1970843A公開了一種等離子噴涂制備三元硼化物基陶瓷涂層的方法，采用等離子噴涂方法，在鋼鐵材料表面上通過原位反應(yīng)獲得三元硼化物(Mo₂FeB₂)基金屬陶瓷涂層，再經(jīng)過正火處理，使涂層和基體材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成反應(yīng)界面，耐磨性得到很大提高，但是涂層制備工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層及其制備方法，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，制備的鐵基涂層具有較高硬度和極佳的耐磨損性能，成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

本發(fā)明涉及一種三元硼化物強(qiáng)化鐵基耐磨涂層，所述涂層是由包括三元硼化物粉末和自溶合金粉末的原料，采用感應(yīng)熔覆工藝在基體材料表面制備得到的高耐磨鐵基涂層；所述自溶合金粉末包括鐵基合金自熔粉末、或鎳基合金自熔粉末；

所述三元硼化物粉末按以下步驟制備得到：

分別稱取TiO₂粉末、Cr₂O₃粉末、B₄C粉末、C粉，混合得到混合粉末1，向混合粉末1中加入適量的水溶性有機(jī)膠和純凈水；經(jīng)過球磨混料、噴霧造粒、反應(yīng)燒結(jié)制備得到Cr_0.1～0.9Ti_0.1～0.9B₂，即三元硼化物粉末；所述水溶性有機(jī)膠為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、阿拉伯樹膠、糊精中的一種或多種的混合。

優(yōu)選地，所述基體材料包括Q235鋼基體材料。