[發(fā)明專利]一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010742890.9
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN111893404A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林盡染;王昆;毛廣春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省金象傳動(dòng)設(shè)備股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C45/02
• 分類號(hào): C22C45/02;C22C45/00;B22F7/08;C23C4/131;C23C4/06;C23C4/02
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標(biāo)事務(wù)所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發(fā)明公開了一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材及其制備方法和應(yīng)用，該絲料包括98.5?99.5 wt.%鐵基非晶和0.5?1.5 wt.%碳納米管；所述粉芯絲材由不銹鋼帶包覆粉芯制成，所述粉芯由七種元素粉末混合而成，其重量百分比范圍如下：38%Cr、2%C、4%Si、3%Ni、5%Co、10%Zr，余量為Fe；所述不銹鋼帶為310S不銹鋼，粉芯與不銹鋼帶的重量比為0.8:1。所述粉芯絲材在鐵基非晶/碳納米管復(fù)合防護(hù)涂層中的應(yīng)用，采用電弧噴涂技術(shù)制備涂層。本發(fā)明獲得結(jié)合強(qiáng)度高、硬度高、耐磨損性能優(yōu)異的防護(hù)涂層，具有廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

磨損是機(jī)械零部件和工程構(gòu)件的主要失效形式之一，它所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械化、自動(dòng)化程度的不斷提高，機(jī)械設(shè)備和零件磨損引起的危害越來(lái)越受到人們重視。非晶材料作為一種新型材料，由于其長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的結(jié)構(gòu)，不存在晶界、位錯(cuò)等缺陷，因此通常表現(xiàn)按出高的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨和耐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)。但是，現(xiàn)有鐵基非晶或制備難度大、成本高，或體系的非晶相含量不高，使得該非晶材料的耐磨性能不良。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：提供一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材及其制備方法和應(yīng)用，碳納米管均勻地分散在非晶基體中，得到的復(fù)合材料具有高結(jié)合強(qiáng)度、高硬度和優(yōu)異的耐磨損性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材，該絲材包括98.5-99.5 wt.%的鐵基非晶和0.5-1.5 wt.%的碳納米管；所述絲材由不銹鋼帶包覆粉芯制成，所述粉芯由七種元素粉末混合而成，其重量百分比范圍如下：38% Cr、2% C、4% Si、3% Ni、5% Co、10% Zr，余量為Fe；所述不銹鋼帶為310S不銹鋼，粉芯與不銹鋼帶的重量比為0.8:1。

更進(jìn)一步的是，它包括99 wt.%的鐵基非晶和1 wt.%的碳納米管。

更進(jìn)一步的是，一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材，所述絲材由以下步驟制得：

（1）將粉芯的七種元素粉末和碳納米管依質(zhì)量百分含量混合后加入酒精，在球磨機(jī)中以120 r/min的轉(zhuǎn)速濕混24-36 h，得到混合料，不銹鋼研磨球與混合粉末的重量比為4:1；

（2）將步驟（1）混合料放置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，干燥至酒精揮發(fā)，再將干燥后的混合料放入烘箱中干燥，烘干溫度為80 °C，烘干時(shí)間為4 h，然后過(guò)60-150目篩，得粉料；

（3）將不銹鋼帶壓成U形，再向U形槽中加入步驟（2）的粉料；

（4）將U形不銹鋼帶閉合，將粉末包覆其中，然后逐道拉拔、減徑，最終獲得直徑為3 mm的粉芯絲材。

更進(jìn)一步的是，一種高耐磨鐵基非晶/碳納米管粉芯絲材在復(fù)合防護(hù)涂層中的應(yīng)用，所述復(fù)合防護(hù)涂層的施工方法包括如下步驟：

（1）對(duì)基體表面進(jìn)行預(yù)處理：將基體表面除銹除油后，在氣壓0.7-0.8 MPa條件下，采用粒度5-35目的棕剛玉砂，對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂粗化；

（2）噴涂：將粉芯絲材裝入電弧噴涂設(shè)備的送絲裝置中，在預(yù)處理后的基體表面制備非晶/碳納米管復(fù)合防護(hù)涂層；電弧噴涂設(shè)備的工藝參數(shù)為：噴涂電壓為32 V，噴涂電流為160A，噴涂距離為200 mm，壓縮空氣壓力為0.6 MPa。

更進(jìn)一步的是，所述復(fù)合防護(hù)涂層的結(jié)合強(qiáng)度≥30 MPa，硬度≥700 HV_0.3，摩擦系數(shù)≤0.5。

本發(fā)明的有益效果是：