CN102154609B - 一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法。本发明通过超音速火焰喷涂工艺制备镍基(或钴基)预制层，然后采用感应加热的方法对预制层进行处理，从而提高涂层与基体的结合强度。本发明采用复合表面处理技术制备耐磨涂层，不仅确保了加工过程中工件不变形，制备的涂层致密、无裂纹、硬度均匀、结合强度高，提高了工件表面的耐磨性和抗冲击性，而且该制备技术具有工艺简单、熔覆效率高、加工成本低等优点。加工后，涂层与基体结合强度≥70MPa，通过调整喷涂粉末中硬质相WC的添加量，涂层硬度可达HRB 55～70。该制备方法可广泛适用于使用工况恶劣的工业部件表面强化层制备中，如高频摩擦付、造纸辊、抽油杆、节箍等。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法，属于耐磨涂层制备技术领域。
背景技术
在工业生产中，常在工件表面制备高硬度的强化层以提高其耐磨性。目前，国内外通常采用热喷涂和重熔技术制备耐磨层以实现工件表面的耐磨强化，主要包括超音速火焰喷涂(HVOF)、大气等离子喷涂(APS)、等离子堆焊、高频感应熔敷、真空熔结、喷焊等。单一采用热喷涂技术如HVOF喷涂、APS喷涂制备的耐磨涂层与基体通常呈机械结合，其结合强度很难满足实际工况的需求，在使用过程中涂层极易剥落；而高频感应熔敷、真空熔结、堆焊等方法制备的涂层与基体虽能形成冶金结合，涂层具有较高结合强度，但工艺过程中热影响较大，工件易产生形变，并且熔覆层极易产生裂纹，应用受限。
相比较，感应重熔工艺是利用高频感应加热的一种重熔技术，该方法具有热量集中在表面、加热速度快、功率密度高等特点，熔覆后涂层不仅实现了冶金结合具有高结合强度，而且对基体热影响区域小、加工成本低等诸多优点，特别适合规则件的大批量生产，是一种十分理想的重熔工艺技术。采用高频感应熔覆前需在工件表面预制涂层，通常采用的是手工涂敷的方法，存在以下问题：1、工作量大，周期长；2、涂层不致密，厚度不均匀，导致后续熔覆时间长，使硬质相在熔覆时有足够的时间因比重大而向底部聚集，造成熔覆后的涂层硬度不均匀。
发明内容
本发明为解决现有单一采用超音速火焰喷涂、大气等离子喷涂工艺使工件在使用过程中涂层极易剥落；高频感应熔敷、真空熔结、堆焊等方法工艺过程中热影响较大，工件易产生形变，并且熔覆层极易产生裂纹；高频感应熔覆前需在工件表面预制涂层，通常采用的是手工涂敷的方法，工作量大，周期长，涂层不致密，厚度不均匀，导致后续熔覆时间长，使硬质相在熔覆时有足够的时间因比重大而向底部聚集，造成熔覆后的涂层硬度不均匀的问题，提供一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法。
本发明的制备方法如下：
通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层；
通过高频感应重熔对所述预制涂层进行熔覆。
本发明采用复合表面处理技术制备耐磨涂层，不仅确保了加工过程中工件不变形，制备的涂层致密、无裂纹、硬度均匀、结合强度高，提高了工件表面的耐磨性和抗冲击性，而且该制备技术具有工艺简单、熔覆效率高、加工成本低等优点。加工后，涂层与基体结合强度≥70MPa，通过调整喷涂粉末中硬质相WC的添加量，涂层硬度可达HRB55～70。该制备方法可广泛适用于使用工况恶劣的工业部件表面强化层制备中，如高频摩擦付、造纸辊、抽油杆、节箍等。
具体实施方式
本发明提供了下面两个较佳的实施例：
实施例一：针对钢厂精轧用普通钢辊，采用工业清洗剂对其表面进行除油清洗；清洗烘干后，选用60～80目的氧化铝砂进行吹砂粗化处理，粗化后工件表面粗糙度为R4.0。喷涂前对工件进行预热，温度为150～200℃。选用的喷涂粉末为70％的NiCrBSi(Y或Ce)和30％的Ni包覆WC，粉末粒度为45±10μm，喷涂前在150～200℃的保温箱烘干3小时。通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层，在超音速火焰喷涂过程中的工艺参数为180～210L/min，丙烷流量为55～62L/min，喷涂距离为190～210mm，空气压力为0.3～0.4MPa，送粉量为50～80g/min。预制涂层后，采用高频感应重熔设备对预制涂层进行熔覆，再将钢辊安放在加工平台上，调整感应加热器与涂层表面的间隙为10～30mm，开启感应重熔设备，工件移动速度为50～100mm/min。熔覆后，对加工后的涂层进行磨削加工至要求的表面光洁度。加工后经检测，涂层硬度为HRB68，涂层与基体结合强度≥70MPa。
实施例二：选用304钢为发动机约束机构导板的坯料，加工成导板；采用工业清洗剂对导板表面进行除油清洗；清洗烘干后，对导板表面进行吹砂粗化处理，选用60～80目的氧化铝砂，粗化后工件表面粗糙度为R4.2。喷涂前对工件进行预热，温度为180～200℃。选用的喷涂粉末为75％的NiCrBSi(Y+Ce)和25％Co包覆WC，粉末粒度为45±10μm，喷涂前在150～250℃的保温箱中烘干3小时。通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层，其中预制涂层的厚度为0.5～1.0mm，在超音速火焰喷涂过程中的工艺参数为180～210L/min，丙烷流量为55～62L/min，喷涂距离为190～210mm，空气压力为0.3～0.4MPa，送粉量为50～80g/min。预制涂层后，采用高频感应重熔设备对预制的涂层进行熔覆。将工件安放在加工平台上，调整感应加热器与涂层表面的间隙10～30mm，开启感应重熔设备，工件移动速度为50～100mm/min。熔覆后，对加工后的涂层进行磨削加工至表面光洁。加工后经检测，涂层硬度为HRB65，涂层与基体结合强度≥70MPa。
本发明创新性地采用超音速喷涂预制出致密涂层，再经过高频感应熔覆技术进行强化处理，制备出结合强度高、性能优异的耐磨涂层。超音速火焰喷涂工艺效率高，便于自动化操作，可减少工作量，缩短生产周期；超音速火焰喷涂制备的涂层厚度均匀、硬质相分布均匀，可以解决涂覆法涂层不致密、厚度不均匀的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括：
通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层；所述的超音速火焰喷涂工艺参数如下：氧气流量为180～210L/min，丙烷流量为55～62L/min，喷涂距离为190～210mm，空气压力为0.3～0.4MPa，送粉量为50～80g/min；
通过高频感应重熔对所述预制涂层进行熔覆；在所述熔覆的过程中，夹板感应加热器与涂层表面的间隙为10～30mm，工件移动速度为50～100mm/min；
所述通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层包括将预定比例的NiCrBSi镍基自熔合金粉末与WC的混合粉末喷涂在所述基体表面通过喷涂制备出厚度为0.5～1.0mm的预制涂层；在所述预定比例的NiCrBSi镍基自熔合金粉末与WC的混合粉末中，所述WC占所述混合粉末总重量的25～40%；所述WC用Ni或Co包覆，所述预定比例的NiCrBSi镍基自熔合金粉末与WC的混合粉末的粒度为45±10μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述NiCrBSi镍基自熔合金粉末中添加有Y或Ce。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过超音速火焰喷涂在基体表面制备预制涂层之前还包括：
采用工业清洗剂对基体表面进行除油清洗，清洗并烘干后，选用60～80目的氧化铝砂进行吹砂粗化处理，使粗化后的基体表面粗糙度为R4.0。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述粗化后，再对基体进行预热，所述预热的温度为150～200℃。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BRGIMM ADVANCED MATERIALS SCIENCE + TECHNOLOGY CO. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING GENERAL RESEARCH INSTITUTE OF MINING + METALLURGY Effective date: 20120814 Owner name: BEIJING GENERAL RESEARCH INSTITUTE OF MINING + MET Effective date: 20120814 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100070 FENGTAI, BEIJING TO: 102206 CHANGPING, BEIJING |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120814 Address after: 102206 Changping District City, Shahe, Sha Yang Road, Beijing Applicant after: BGRIMM ADVANCED MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: BEIJING GENERAL Research Institute OF MINING AND METALLURGY Address before: 100070 Beijing City, South West Fourth Ring Road, Fengtai District, No. 188 headquarters base area, building eighteen, No. 23 Applicant before: BEIJING GENERAL Research Institute OF MINING AND METALLURGY |
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Granted publication date: 20130116 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |