CN103386460A - 一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，先配制复合合金粉末涂料，将涂料涂覆在对应磨损部位的砂型位置上，形成复合材料涂层；然后浇注金属液形成铸件，对铸件进行淬火回火处理。本发明工艺简单，由于将耐磨合金组分梯度分布，在保证圆锥衬板整体力学性能的同时，显著提高了铸件的磨损性能。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨圆锥衬板制造技术领域，具体涉及一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺。
背景技术
衬板的使用在我国主要经历了三个阶段，高锰钢衬板、合金钢衬板和高铬铸铁衬板，相比之下，合金钢衬板具有很好的韧性，成本较低，但是其合金含量较少，耐磨性能有限，不能满足市场需求；高铬铸铁衬板耐磨性高，性能好，然而其脆性较大，高成本更使其应用范围受到严重局限；高锰钢衬板是第一代耐磨材料，其韧性好，强冲击条件下容易产生加工硬化，但是其硬化能力不足及其易产生塑性变形的特点使其早期失效，影响其使用性能。因此，如何在限定成本条件下，提高衬板的使用性能，成为研究工作者的主要内容。本发明工艺利用浇注时金属液的高温能量释放，将合金组分梯度复合分布在铸型上，在保证圆锥衬板整体力学性能的同时，改变铸件表层组织结构，
显著提高铸件的磨损性能。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，通过复合层的梯度配置以及各复合层组分之间的化学反应，利用原位合成的理念，提高铸件表面的耐磨性能。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、10%～30%钒铁、35%～75%铁粉、1%～3%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到内层混合粉料，然后在内层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为内层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为内层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为内层混合粉料重量的5～10%；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、20%～30%钒铁、25%～50%铁粉、3%～5%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到中间层混合粉料，然后在中间层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为中间层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为中间层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为中间层混合粉料重量的5～10%；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～30%的铬铁、20%～44%钒铁、9%～30%铁粉和3%～6%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到外层混合粉料，然后在外层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为外层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为外层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为外层混合粉料重量的5～10%；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待内层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待中间层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤2～3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～5mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
所述步骤（1）中使用的树脂为呋喃树脂或者酚醛树脂。
有益效果
本发明的梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，其工艺简单，利用浇注时金属液的高温能量释放，将合金组分梯度复合分布在铸型上，在保证圆锥衬板整体力学性能的同时，改变铸件表层组织结构，由于将耐磨合金组分梯度分布，在保证圆锥衬板整体力学性能的同时，显著提高了铸件的磨损性能。
具体实施方式
一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、10%～30%钒铁、35%～75%铁粉、1%～3%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到内层混合粉料，然后在内层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为内层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为内层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为内层混合粉料重量的5～10%；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、20%～30%钒铁、25%～50%铁粉、3%～5%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到中间层混合粉料，然后在中间层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为中间层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为中间层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为中间层混合粉料重量的5～10%；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～30%的铬铁、20%～44%钒铁、9%～30%铁粉和3%～6%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到外层混合粉料，然后在外层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为外层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为外层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为外层混合粉料重量的5～10%；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待内层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待中间层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤2～3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～5mm；
其中，所述选定的磨损部位为圆锥衬板中发生磨损较为严重的部位，根据圆锥衬板的具体使用过程的情况，选定磨损较为严重的部位进行涂抹复合金属颗粒涂料处理。
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
以下是本发明的具体实施例：
实施例1
一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%的铬铁、10%的钒铁、72%铁粉、1%碳粉、2%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%的铬铁、30%钒铁、50%铁粉、3%碳粉、2%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取15%的铬铁、40%钒铁、29%铁粉和4%碳粉、2%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤2～3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为3mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为3mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为4mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
实施例2
一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取25%的铬铁、15%的钒铁、55%铁粉、2%碳粉和3%钼铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取25%的铬铁、25%钒铁、36.5%铁粉、3.5%碳粉、5%钼铁和5%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量3%的硼砂和混合粉料重量2%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量6%的呋喃树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取25%的铬铁、40%钒铁、20%铁粉和4%碳粉、5%钼铁和5%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量3%的硼砂和混合粉料重量2%的NaF，进行机械掺混10h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为3mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为2mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为5mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
实施例3
一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取40%的铬铁、10%的钒铁、43%铁粉、3%碳粉、2%钼铁和2%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量4%的硼砂和混合粉料重量3%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量7%的酚醛树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取30%的铬铁、30%钒铁、22%铁粉、4%碳粉、4%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量4%的硼砂和混合粉料重量3%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的酚醛树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取30%的铬铁、40%钒铁、9%铁粉和6%碳粉、5%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量4%的硼砂和混合粉料重量2%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量6%的呋喃树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为2mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为3mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为5mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
实施例4
一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%的铬铁、10%的钒铁、72%铁粉、1%碳粉、2%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取15%的铬铁、30%钒铁、50%铁粉、3%碳粉和2%钼铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取15%的铬铁、40%钒铁、29%铁粉和4%碳粉、2%钼铁和10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到混合粉料，然后在混合粉料中加入混合粉料重量2%的硼砂和混合粉料重量1%的NaF，进行机械掺混8h，充分掺混后再加入混合粉料重量8%的呋喃树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤2～3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为2mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
Claims (2)
1.一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
（1）、复合金属颗粒涂料的制备
a、内层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、10%～30%钒铁、35%～75%铁粉、1%～3%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到内层混合粉料，然后在内层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到内层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为内层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为内层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为内层混合粉料重量的5～10%；
b、中间层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～40%的铬铁、20%～30%钒铁、25%～50%铁粉、3%～5%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过200～300目筛，得到中间层混合粉料，然后在中间层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到中间层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为中间层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为中间层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为中间层混合粉料重量的5～10%；
c、外层复合金属颗粒涂料的制备：按照质量百分比取5%～30%的铬铁、20%～44%钒铁、9%～30%铁粉和3%～6%碳粉、0%~5%钼铁和0%~10%钨铁，分别粉碎后混合并过300～400目筛，得到外层混合粉料，然后在外层混合粉料中加入硼砂和NaF，进行机械掺混8～12h，充分掺混后再加入树脂，调成浆料即得到外层复合金属颗粒涂料，备用；
其中，硼砂的加入量为外层混合粉料重量的2～4 %，NaF的加入量为外层混合粉料重量的1～3%，树脂的加入量为外层混合粉料重量的5～10%；
（2）、涂抹复合金属颗粒涂料
取圆锥衬板的砂型，在选定的磨损部位处涂抹内层复合金属颗粒涂料，待内层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹中间层复合金属颗粒涂料，待中间层复合金属颗粒涂料完全干后，涂抹外层复合金属颗粒涂料，然后将砂型在300℃下烘烤2～3h，得到涂抹处理后的砂型，备用；
其中，内层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，中间层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～4mm；
其中，外层复合金属颗粒涂料的涂抹厚度为1～5mm；
（3）、浇注铸件
使用涂抹处理后的砂型，浇注金属液得到高锰钢铸件，进行回火淬火处理后得到梯度复合耐磨圆锥衬板。
2.如权利要求1所述的一种梯度复合耐磨圆锥衬板的制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）使用的树脂为呋喃树脂或者酚醛树脂。
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