[發明專利]一種耐磨耐腐蝕材料及其制備方法和齒輪

有效

• 申請號: 202110532216.2
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113265597B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 李偉民
• 申請（專利權）人: 無錫市源通傳動科技有限公司
• 主分類號: B32B33/00
• 分類號: B32B33/00;C22C38/42;C22C38/44;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/35;F16H55/06
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明涉及復合材料科技領域，具體為一種耐磨耐腐蝕材料及其制備方法和齒輪，包括合金基體、過渡層和外增強層，所述合金基體、過渡層和外增強層由內而外設置；所述合金基體為Fe?Cr?Ni?Cu?C?Mo?P合金材料；所述過渡層包括Ti層、TiN層、TiAlN層、TiB₂層；所述外增強層為硬質陶瓷顆粒增強類金剛石碳膜層，本發明合金基體具有優良的力學性能，其抗拉強度≥1555MPa，屈服強度≥1339MPa，硬度(HRC)≥63.89，過渡層和外增強層的引入，可以降低摩擦系數和磨損率，提升耐磨性能，且外增強層具有良好的抗腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及復合材料科技領域，具體涉及一種耐磨耐腐蝕材料及其制備方法和齒輪。

背景技術

齒輪是最基本的機械基礎零部件之一，具有精確傳動比、傳動平穩、工作速率高、互換性好、服役壽命長及成本低廉等優點。在汽車工業、船舶、能源、航空、航天等各個工業領域中得到了廣泛的應用。因此一定程度上說，齒輪的制造水平和質量是衡量工業水平的重要標志。

隨著現代科技的進步，齒輪作為傳動系統的重要元件，越來越向高速和重載的趨勢發展，但是很多時候齒輪的工況往往非常惡劣，常常受到不對稱循環載荷的作用以及腐蝕介質的侵蝕，易發生疲勞斷裂和腐蝕疲勞斷裂，還面臨著齒面耐磨性能不足的問題，這極大影響了齒輪作為傳動系統的正常工作，甚至帶來危險。

發明內容

發明目的：針對上述技術問題，本發明提供了一種耐磨耐腐蝕材料及其制備方法和齒輪。

本發明所采用的技術方案如下：

一種耐磨耐腐蝕材料，包括合金基體、過渡層和外增強層，所述合金基體、過渡層和外增強層由內而外設置；

所述合金基體為Fe-Cr-Ni-Cu-C-Mo-P合金材料；

所述過渡層包括Ti層、TiN層、TiAlN層、TiB₂層；

所述外增強層為硬質陶瓷顆粒增強類金剛石碳膜層。

進一步地，所述Fe-Cr-Ni-Cu-C-Mo-P合金材料由以下重量分數的元素組成：

Cr 0.85-1.25％、Ni 0.48-0.50％、Cu 0.05-0.10％、C 0.22-0.37％、Mo 0.20-0.25％、P 0.008-0.015％、余量為Fe。

進一步地，所述Fe-Cr-Ni-Cu-C-Mo-P合金材料由以下重量分數的元素組成：

Cr 1.25％、Ni 0.50％、Cu 0.08％、C 0.35％、Mo 0.22％、P 0.008％、余量為Fe。

進一步地，硬質陶瓷顆粒為ZTA與SiC、TiC、WC、WCCO、B₄C、TiN、BN、AlN、Si₃N₄、ZrB₂、TiB₂中的任意一種或多種復合而成。

進一步地，所述硬質陶瓷顆粒為ZTA和TiB₂復合而成。

本發明還提供了上述耐磨耐腐蝕材料的制備方法，即對合金基體進行表面處理后，再依次將Ti層、TiN層、TiAlN層、TiB₂層沉積到合金基體表面，最后沉積硬質陶瓷顆粒增強類金剛石碳膜層，再熱處理即可。

進一步地，上述耐磨耐腐蝕材料的制備方法具體如下：

S1：將ZTA粉體、TiB₂粉體、石墨粉體混合均勻后，20-30MPa下預壓10-15s后，再于100-120MPa下壓制30-60min得到胚體，將胚體于惰性氣體保護下，1200-1400℃下燒結1-3h，自然恢復室溫得到ZTA/TiB₂/石墨靶材；