CN102560473A

CN102560473A - 一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法

Info

Publication number: CN102560473A
Application number: CN2011104275211A
Authority: CN
Inventors: 于月光; 沈婕; 任先京; 肖立新; 高峰; 张乐; 侯伟骜; 李会谦
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法，所述制备方法包括：将含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末；将填充粉末放入加料斗，填充到不锈钢带上，通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材。通过该方法制得的粉芯丝材制备的涂层与基体具有良好的结合强度，耐磨涂层不易脱落，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。

Description

一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法

技术领域

本发明涉及减摩耐磨涂层用材料技术领域，尤其涉及一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法，即可用于制备铝合金发动机气缸内壁耐磨涂层，又可用于制备某些工业部件的耐磨防护涂层。

背景技术

目前，在节能减排以及轻量化发展趋势下，汽车发动机逐渐由传统的铸铁被铝合金材料取代，但是铝合金的强度和硬度明显低于铸铁，一般在气缸内壁镶嵌铸铁衬套来提高强度，这样会造成发动机整体重量和尺寸又有所提高，不利于节能，另外铸铁和铝合金的热膨胀系数的差异也会造成衬套受热变形从而脱离铝合金气缸内壁，使得油耗和排泄物增加。而在气缸内壁制备耐磨涂层替代铸铁缸套，是降低汽车整体重量的根本途径之一，这样气缸内壁耐磨涂层用的材料就成为了当前研究热点。

现有技术方案中，汽车发动机部分采用低合金碳钢丝制备气缸内壁涂层，虽然涂层的耐磨性能较好，但不耐燃气腐蚀；而若采用不锈钢丝，虽然涂层的抗燃气腐蚀性能增强了，但涂层的耐磨性能较差，均达不到耐磨耐蚀的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高温耐磨减摩涂层用粉芯丝材及其制备方法，采用该粉芯丝材喷涂制备的耐磨涂层与基体具有良好的结合强度，不易脱落，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层，除可用于制备发动机气缸内壁耐磨涂层外，还可用于制备某些工业部件的耐磨防护涂层。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法，所述制备方法包括：

将含有钼Mo、镍Ni、铬Cr、硼B、硅Si、铁Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末；

将填充粉末放入加料斗，以20-40％的粉末填充率质量比将其填充到Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％的不锈钢带上；

通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材。

所述粉芯丝材包括不锈钢外皮和耐磨减摩粉芯组分，所述耐磨减摩粉芯组分的质量百分比含量为：

钼(Mo)20～80％；铬(Cr)2～10％；镍(Ni)12～40％；硼(B)0.4～10％；硅(Si)0.4～10％；铁(Fe)余量；

所述外皮为不锈钢带，其质量百分比含量为镍(Ni)8-16％、铬(Cr)16-20％、钼(Mo)0-5％、铁(Fe)余量。

所述将含有钼Mo、镍Ni、铬Cr、硼B、硅Si、铁Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末，具体包括：

按照质量百分比为钼(Mo)20～80％；铬(Cr)2～10％；镍(Ni)12～40％；硼(B)0.4～10％；硅(Si)0.4～10％；铁(Fe)余量的粉末混合均匀；

将混合均匀后的粉末送入烘箱将粉末烘干获得填充粉末，其中烘箱的烘干温度为60～100℃，时间为1小时。

所述将填充粉末放入加料斗，以20-40％的粉末填充率质量比将其填充到Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％的不锈钢带上，具体包括：

将含Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％、铁Fe余量的不锈钢带轧成U型，并将填充粉末放入加料斗，再向该U型槽中注入所述填充粉末；

其中，所述填充粉末的填充率质量比为20～40％，且送粉速度为500～700克/min。

所述通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材，具体过程为：

将所述U型槽合口，并将所述填充粉末包覆其中，通过轧辊逐道次轧制生产出直径达到1.6mm～2.4mm的铁基粉芯丝材。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述制备方法包括：将含有一定比例的Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末；将填充粉末放入加料斗，以20-40％的填充比填充到Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％的不锈钢带上，通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材。采用该粉芯丝材喷涂制备的耐磨涂层与基体具有良好的结合强度，不易脱落，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。该粉芯丝材即可用于制备铝合金发动机气缸内壁耐磨涂层，又可用于制备某些工业部件的耐磨防护涂层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材，可采用等离子转移电弧丝材喷涂(Plasma transferred Wire Arc简称PTWA)工艺和电弧喷涂工艺，制备的涂层耐高温性能好，适用于200-300℃温度工作范围，结合强度可达到40-65Mpa，具有400-500Hv0.1硬度，其耐磨性能优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。该粉芯丝材包括不锈钢外皮和耐磨减摩粉芯组分，所述耐磨减摩粉芯组分的质量百分比含量为：

钼(Mo)20～80％；铬(Cr)2～10％；镍(Ni)12～40％；硼(B)0.4～10％；硅(Si)0.4～10％；铁(Fe)余量。

下面将结合附图对本发明实施例的制备方法作进一步地详细描述，本发明还提供了一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法，如图1所示为本发明实施例提供制备方法的流程示意图，所述制备方法包括：

步骤11：将含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末。

在该步骤中，首先将含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末按照钼Mo20～80％；铬Cr2～10％；镍Ni12～40％；硼B0.4～10％；硅Si0.4～10％；铁Fe余量的质量百分比混合均匀，将混合均匀后的粉末送入烘箱将粉末烘干获得填充粉末，其中烘箱的烘干温度为60～100℃，时间为1小时。

步骤12：将填充粉末放入加料斗，以20-40％的粉末填充率质量比将其填充到Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％、Fe余量的不锈钢带上。

在该步骤中，将含Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％、Fe余量的不锈钢带轧成U型，同时将填充粉末放入加料斗，再向该U型槽中注入所述填充粉末，粉末的填充率质量比为20～40％，且送粉速度为500～700g/min。

步骤13：通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材。

在该步骤中，所述通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材，具体过程为：

所述不锈钢带的外皮厚度为0.3～0.4mm，且宽度为10mm。

采用上述制备方法制得的粉芯丝材喷涂制备的耐磨涂层与基体具有良好的结合强度，不易脱落，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。

下面以具体的制造实例来进行说明：

实施例1：首先选用10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的不锈钢带，先将该不锈钢带轧制成U型；再将5kg、粒度为-140～+325目的含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末。其中，Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末按照Mo20％、Ni40％、Cr10％、B10％、Si10％、Fe余量的质量百分比混合均匀。再将填充粉末放入加料斗，然后开动电源开关，将填充粉末自动注入U型的316不锈钢带槽中，送粉速度500g/min，粉末填充率质量比30％。

将U型槽合口，将填充粉末包覆其中，然后使其分别通过以下孔径的轧辊轧制：Φ2.610→Φ2.582→Φ2.554→Φ2.526→Φ2.500→Φ2.458→Φ2.416→Φ2.376→Φ2.338→Φ2.300→Φ2.262→Φ2.240→Φ2.188→Φ2.154→Φ2.120→Φ2.084→Φ2.058→Φ2.020→Φ1.982→Φ1.958→Φ1.918→Φ1.888→Φ1.858→Φ1.828→Φ1.800→Φ1.772→Φ1.746→Φ1.726→Φ1.695→Φ1.670→Φ1.644→Φ1.620→Φ1.596。

最终获得直径为1.6±0.01mm表面光洁、无毛刺的粉芯丝材。以上技术方案制备的粉芯丝材，通过PTWA工艺制备耐磨涂层，涂层与铝合金基体的结合强度43.5MPa，长期负荷下，耐磨涂层不易脱落，而且涂层的平均硬度达498.3HV0.1，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。

实施例2：首先选用10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的不锈钢带，先将该不锈钢带轧制成U型；再将5kg、粒度为-140～+325目的含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末。其中，Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末按照Mo80％、Ni12％、Cr2％、B0.4％、Si0.4％、Fe余量的质量百分比混合均匀。再将填充粉末放入加料斗，然后开动电源开关，将填充粉末自动注入U型的304不锈钢带槽中，送粉速度600g/min，粉末填充率质量比40％。

最终获得直径为1.6±0.01mm表面光洁、无毛刺的粉芯丝材。以上技术方案制备的粉芯丝材，通过PTWA工艺制备耐磨涂层，涂层与铝合金基体的结合强度64.7MPa，长期负荷下，耐磨涂层不易脱落，而且涂层的平均硬度达464.8HV0.1，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。

实施例3：首先选用10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的不锈钢带，先将该不锈钢带轧制成U型；再将5kg、粒度为-140～+325目的含有Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末。其中，Mo、Ni、Cr、B、Si、Fe减摩耐磨组分的粉末按照Mo50％、Ni8％、Cr5％、B4％、Si4％、Fe余量的质量百分比混合均匀。再将填充粉末放入加料斗，然后开动电源开关，将填充粉末自动注入U型的304不锈钢带槽中，送粉速度700g/min，粉末填充率质量比20％。

最终获得直径为1.6±0.01mm表面光洁、无毛刺的粉芯丝材。以上技术方案制备的粉芯丝材，通过电弧喷涂工艺制备耐磨涂层，涂层与铝合金基体的结合强度52.7MPa，长期负荷下，耐磨涂层不易脱落，而且涂层的平均硬度达438.4HV0.1，涂层的耐磨性优于不锈钢丝制备的涂层，耐蚀性能优于低合金碳钢丝制备的耐磨涂层。

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披露的技术范围内，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

1.一种新型高温减摩耐磨涂层用粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述粉芯丝材包括不锈钢外皮和耐磨减摩粉芯组分，所述耐磨减摩粉芯组分的质量百分比含量为：

3.如权利要求1所述的粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述将含有钼Mo、镍Ni、铬Cr、硼B、硅Si、铁Fe的粉末充分混合并烘干，获得填充粉末，具体包括：

4.如权利要求1所述的粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述将填充粉末放入加料斗，以20-40％的粉末填充率质量比将其填充到Ni8-16％、Cr16-20％、Mo0-5％的不锈钢带上，具体包括：

5.如权利要求1所述的粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述通过包覆设备和轧制辊道将混合粉末包覆、轧制到直径1.6mm～2.4mm的粉芯丝材，具体过程为：