[發(fā)明專利]一種等離子熔覆復(fù)合碳化鎢涂層的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010068190.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111155084A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發(fā)明公開了一種等離子熔覆復(fù)合碳化鎢涂層的方法，它是在預(yù)處理的工件表面，以等離子炬噴嘴兩側(cè)兩個(gè)送粉孔的中心連線作為等離子束流的運(yùn)動(dòng)方向，熔覆時(shí)，兩個(gè)送粉孔分別位于噴嘴前后端向工件表面的熔池中送粉，其中位于噴嘴前端的送粉孔送入鎳基合金粉末，位于噴嘴后方的送粉孔送入碳化鎢粉末，碳化鎢粉末不經(jīng)等離子束流的高溫，直接注入鎳基合金熔池中，冷卻凝固形成復(fù)合碳化鎢涂層。本發(fā)明工藝保證了碳化鎢在涂層中的含量與顆粒完整性，最大限度地利用了碳化鎢的耐磨性能，又不會(huì)改變鎳基合金的沖擊韌性，能夠高效率地獲得適用于礦山機(jī)械的高抗沖擊高耐磨復(fù)合碳化鎢厚涂層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬耐磨材料領(lǐng)域，尤其涉及礦山采掘粉碎運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械鋼鐵構(gòu)件的表面耐磨厚涂層技術(shù)。

背景技術(shù)

目前應(yīng)用于礦山采掘粉碎運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械鋼鐵構(gòu)件的表面耐磨厚涂層技術(shù)，主要有藥芯焊絲耐磨堆焊、送粉激光熔覆及送粉等離子熔覆。常用的耐磨厚涂層原材料有鐵基高鉻合金粉末和鎳基碳化鎢粉末，其中前者用于一般耐磨和抗沖擊場(chǎng)合，后者用于高抗沖擊高耐磨場(chǎng)合。從技術(shù)特征來看：

藥芯焊絲耐磨堆焊是將合金粉末包裹在薄鋼帶中卷曲拉拔成管狀焊絲，堆焊時(shí)管壁作為導(dǎo)體對(duì)工件表面放電，自由電弧的不穩(wěn)定性導(dǎo)致了堆焊層的過燒、夾生及氣孔裂紋等缺陷，尤其當(dāng)粉末中包含碳化鎢時(shí)，極易造成碳化鎢的分解溶解氧化燒蝕，既降低了涂層應(yīng)有的耐磨性能，又增加了涂層的脆性，因此目前除了少量采用鎳基焊條粗顆粒燒結(jié)碳化鎢堆焊外，主要用于高碳高鉻合金堆焊。

送粉激光熔覆本質(zhì)上是靠激光聚集斑點(diǎn)照射在粉末層表面熔化傳熱，進(jìn)而熔化鋼鐵基體表面，形成冶金結(jié)合的熔覆涂層，其優(yōu)點(diǎn)是功率密度可控，熔化均勻，特別適合于成分組織均一的薄涂層，而用于復(fù)合碳化鎢厚涂層熔覆時(shí)，上表面的鎳基合金粉末率先熔化形成熔池反光鏡面，降低了光熱轉(zhuǎn)化效率，深度熔化時(shí)的過熱又會(huì)造成碳化鎢的分解燒蝕，惡化了涂層的性能。

送粉等離子熔覆是靠壓縮電弧形成的等離子轉(zhuǎn)移弧對(duì)鋼鐵基體直接放電，對(duì)涂層粉末是穿透性加熱，熱效率非常高，可瞬間形成與鋼鐵基體表面冶金結(jié)合的致密熔覆涂層，但是現(xiàn)有技術(shù)比如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01810725822.4公開的利用等離子熔覆制備耐磨耐腐蝕復(fù)合涂層的方法，在熔覆鎳基碳化鎢粉末時(shí)，一般都是兩個(gè)斜向送粉孔分別等距離位于等離子炬噴嘴左右兩側(cè)，送粉孔的軸線與噴嘴軸線相交于被熔覆工件表面，熔覆時(shí)，鎳基合金粉末和碳化鎢粉末按比例混合后加入等離子炬上方的一個(gè)送粉器中，同時(shí)分別從左右送粉孔送入噴嘴下面等離子弧柱在工件表面形成的熔池中，使得碳化鎢粉末歷經(jīng)了等離子束的高溫，也存在碳化鎢的燒蝕問題，影響涂層的耐磨性。

為了提高碳化鎢涂層的耐磨性，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01911182206.X公開了一種高耐磨耐腐蝕等離子熔覆金屬涂層及其制備方法，它是通過向鎳基碳化鎢粉末中添加微量氧化鋯粉末，改善金屬涂層中鎳基粘結(jié)相對(duì)碳化鎢顆粒的把持力，雖然部分提高了金屬涂層的耐磨性，但是沿用目前通用的混合送粉方式所帶來的碳化鎢分解與燒蝕導(dǎo)致的對(duì)涂層性能損害，仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此所有以改善涂層性能為目的而添加其他成分，在混合送粉等離子熔覆方式下，不僅成本升高，而且難以獲得預(yù)期效果。

綜合上述各技術(shù)特點(diǎn)分析，只要在不增加成本基礎(chǔ)上解決了碳化鎢的燒蝕問題，送粉等離子熔覆用于礦山采掘粉碎運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械鋼鐵構(gòu)件表面高抗沖擊高耐磨復(fù)合碳化鎢厚涂層，是一項(xiàng)有發(fā)展前景的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，既能利用送粉等離子熔覆厚涂層的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又要避免或減少碳化鎢的燒蝕，在基本不增加成本的前提下，提出一種用于礦山采掘粉碎運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械鋼鐵構(gòu)件表面高抗沖擊高耐磨復(fù)合碳化鎢厚涂層的等離子熔覆復(fù)合碳化鎢涂層的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：