CN101492799A - 一种耐磨铸铁涂层及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨铸铁涂层及制备方法，属于钢表面涂层保护技术领域。工艺包括：钢表面处理；在炉中惰性气体保护下熔化耐磨铸铁原料，熔化温度在1080℃～1200℃之间；将表面处理后的45#钢浸入耐磨铸铁熔液中，热浸镀时间为5～30s，耐磨铸铁成分wt％：5％Ni，2％Cr，(3.1％～3.3％)C，0.8％Si，1.5％B，0.9％Mn，余量Fe。热浸镀后在静置空气中自然冷却，工件表面可形成厚度在0.5～10mm之间的耐磨铸铁层。本发明的优点在于：制备涂层时间短，生产效率高。对设备的要求不高。生产过程中无污染。工艺简单，成本低。操作简单易行，适合实际生产。
Description
技术领域
本发明涉及钢表面涂层保护技术领域，特别提供了一种耐磨铸铁的热浸镀方法。
背景技术
磨损是零件失效的主要形式之一，可造成设备运转效率降低、工件更换或维修频繁、能源消耗增加等，造成巨大经济损失。目前提高零件耐磨性能的方法主要为表面改性和涂层技术。其中涂层技术可用极少量的材料起到大量、昂贵的整体材料难以起到的作用，极大地降低了产品的成本。
耐磨铸铁因具有优良的耐磨性能而在矿山、建材、电力等行业得到广泛应用。耐磨铸铁有多种，其中普通白口铸铁被称为第一代耐磨铸铁，本世纪30年代发明了镍硬白口铸铁被称为第二代耐磨铸铁，而发展较快的，号称第三代耐磨铸铁的铬系白口铸铁，尤其是高铬铸铁，近些年倍受重视，应用范围不断扩大。最近几年，硼系耐磨铸铁已从减磨材料拓展到抗磨材料，在铸铁中加入微量的硼就可以有效地提高铸铁的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，因此硼铸铁的出现引起了世界各国的重视。
在各类防磨措施中，堆焊及热喷涂耐磨铸铁是应用比较广泛的两种技术。它们都是用热源将耐磨铸铁材料熔融或加热成半熔化状态并覆盖在基材上的表面处理方法。它们的区别主要在于堆焊过程中基材也熔化并与焊层在一定厚度上熔合，从而形成冶金结合，而热喷涂则是过程中基材表面不熔化甚至只略高于室温。堆焊相对热喷涂来说，工艺更简单方便一些，但也有着许多的问题，如由于残余应力引起的裂纹，表面粗糙等。对于这两个缺点，也作了大量的研究加以改进，主要是从焊条质量和堆焊合金上改进，如对免预热耐磨堆焊焊条的研究及通过焊条药皮向堆焊层金属中扩散合金元素，提高其红硬性，然后通过加入到焊条药皮中的稀土氧化物改善堆焊层金属的韧性，达到高抗裂性。
热浸镀又称热镀，是一种将要镀的材料(如钢铁或其它合金)浸入熔化的涂层金属液中，保持基体的金属表面与熔融金属接触一段时间后取出，使之粘附一层均匀的、表面光洁的，与基体牢固结合的镀层金属的保护方法。传统材料热浸镀工艺在钢铁行业广泛应用，如钢铁上热浸镀铝、锌、铝锌合金。这种制作涂层的方法比热喷涂，堆焊等工艺都显得简单，工艺上容易实施，成本低，镀层的质量也能得到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨铸铁涂层及制备方法。将金属基材(碳钢，低合金钢)浸入铸铁熔液中，在稳定的工艺参数下，以热浸技术在较宽的温度范围、短时间内，制备出钢表面具有一定厚度的耐磨铸铁层。
一种耐磨铸铁涂层及制备方法，其特征是以45#钢作为基材，以耐磨铸铁作为涂层原料。耐磨铸铁成分(wt％)：5％Ni，2％Cr，(3.1％～3.3％)C，0.8％Si，1.5％B，0.9％Mn，余量Fe。
将45#钢以两种方式进行表面处理：①表面打磨→碱洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→干燥。②表面喷砂。
将耐磨铸铁在中频感应炉中加热熔化，熔化温度在1080℃～1200℃之间，并在此温度区间进行热浸镀。其间通入氮气或氩气保护。
将表面处理后的45#钢浸入铸铁熔液中进行热浸镀，浸入时间为5～30s，45#钢表面获得厚度在0.5～10mm之间的耐磨铸铁层。
本发明和现有技术相比所具有的优点在于：制备涂层时间短，生产效率高。对设备的要求不高。生产过程中无污染。工艺简单，成本低。操作简单易行，适合实际生产。
具体实施方式
实施例1：
将45#钢加工成尺寸为φ30×200mm的试样以两种方式进行表面处理：①表面经100#砂纸打磨→碱洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→常温干燥。②表面喷砂，时间为5min。
将耐磨铸铁在功率为100KW中频感应炉内加热熔化，熔化过程采用的功率为80KW。熔化完成后在1150℃温度下保温，其间通入氮气或氩气保护。熔液中加入少量Al脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
将表面处理后的45#钢浸入铸铁熔液中进行热浸镀，浸入时间控制在5～30s之间。
热浸镀后的45#钢在静止空气中自然冷却。这样便在45#钢表面形成冶金结合且厚度在0.5～10mm之间的耐磨铸铁层。
实施例2：
将45#钢加工成尺寸为φ30×200mm的试样以两种方式进行表面处理：①表面经100#砂纸打磨→碱洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→常温干燥。②表面喷砂，时间为5min。
将耐磨铸铁在功率为100KW中频感应炉内加热熔化，熔化过程采用的功率为80KW。在1200℃温度下保温，其间通入氮气或氩气保护。熔液中加入少量Al脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
将表面处理后的45#钢浸入铸铁熔液中进行热浸镀，浸入时间控制在5～30s之间。
热浸镀后的45#钢在静止空气中自然冷却。这样便在45#钢表面形成冶金结合且厚度在0.5～10mm之间的耐磨铸铁层。
Claims (6)
1.一种耐磨铸铁涂层，其特征在于：耐磨铸铁成分wt％：5％Ni，2％Cr，(3.1％～3.3％)C，0.8％Si，1.5％B，0.9％Mn，余量Fe。
2.如权利要求1所述一种耐磨铸铁涂层的制备方法，其特征在于：以碳钢、低合金钢作为基材，以耐磨铸铁作为涂层原料，热浸镀耐磨铸铁的工艺先后分三个流程：1)钢基材表面处理；2)熔化耐磨铸铁；3)热浸镀；4)获得耐磨铸铁层。
3.根据权利要求2所述一种耐磨铸铁涂层的制备方法，其特征在于：流程1)中钢以两种方式进行表面处理：①表面打磨→碱洗，用10％NaOH煮沸清洗10min→水洗→酸洗，用36％HCl清洗5min→水洗→干燥；②表面喷砂。
4.根据权利要求2所述一种耐磨铸铁涂层的制备方法，其特征在于：流程2)中熔化耐磨铸铁所需设备采用功率为100KW的中频炉。
5.根据权利要求2所述一种耐磨铸铁涂层的制备方法，其特征在于：流程3)中热浸镀温度范围在1080℃～1200℃，浸入时间为5～30s。
6.根据权利要求2所述一种耐磨铸铁涂层的制备方法，其特征在于：流程4)中涂层的厚度为0.5～10mm。
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