CN103540929A - 一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法 - Google Patents

一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，具体步骤如下：（1）工件表面进行预处理；（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2700～3000r/min，电极直径为Ф8mm～Ф10mm，电极伸长量为10～30mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率4000～6000W，熔覆电压280～380V，熔覆频率2500～3000HZ；（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210~230μm。本发明利用熔覆技术制备耐磨熔覆层，制备的熔覆层与镁基合金基体之间呈冶金结合，结合强度高，熔覆层硬度和耐磨性好。

Description

一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法
技术领域
本发明涉及金属表面涂层制备技术领域，具体涉及一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法。
背景技术
磨损、腐蚀问题普遍存在于工业生产的各个领域，一旦在材料表面产生磨损等破坏，材料的性能就会急剧下降, 设备或零部件使用寿命下降，停工停产，造成严重经济损失。目前采用的电火花沉积技术，由于沉积层薄（10-30μm以内），这是受该技术自身条件制约的，无法制备厚涂层，即使重复沉积，沉积层也无法增厚，因为电极棒是阳极，被加工件是阴极，当涂层沉积到工件上以后，工件表面和电极棒都是阳极，无法形成电池回路，故沉积不上，重复沉积无效。因此电火花沉积技术只适用于磨损情况不严重的工件，不适于磨蚀严重的表面。另外电火花沉积是由无数个密集的放电点堆积而成的，是线性加工方法，电击棒与基体点接触，加工过程中伴随着振动，因此涂层不连续、不均匀、不致密。
发明内容               
本发明的目的是提供一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，利用熔覆技术制备耐磨熔覆层，制备的熔覆层与镁基合金基体之间呈冶金结合，结合强度高，熔覆层硬度和耐磨性好。
本发明采用以下技术方案：               
一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，具体步骤如下：
（1）工件表面进行预处理；
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2700～3000r/min，电极直径为Ф8mm～Ф10mm，电极伸长量为10～30mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率4000～6000W，熔覆电压280～380V，熔覆频率2500～3000HZ；
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210 ~230 μm。
采用螺旋往复式熔覆加工方法，增大单位面积上熔覆放电的频次，使熔融状态下的液态金属不断堆积，将无数离散的点相互熔合形成连续的熔覆层，使工件完全被熔覆层覆盖，增大了热影响区元素的扩散和熔覆层的厚度，使熔覆层具有优良的性能。制备出组织均匀、致密，连续性好的耐磨涂层。熔覆层硬度可达1700-1900HV，熔覆层厚度可达210 ~230 μm，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3倍以上，由此可见熔覆层表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延长使用寿命。
作为优选，所述的工件表面预处理方法为先打磨，除去金属表面颗粒杂质、油污、和氧化皮，再用工业酒精或者丙酮清洗，除去表面污垢。
作为优选，所述Cr-Ni-Mo系不锈钢为0Cr13Ni4Mo、 1Cr18Ni9Mo、0Cr13Ni5Mo。
作为优选，所述陶瓷硬质合金选用WC、WC-Co。
本发明的有益效果为：        
1、本发明选择陶瓷硬质合金作为电极，在镁基合金表面熔覆加工，熔覆层与基体形成冶金结合。本发明采用独创的螺旋往复式熔覆加工，保证熔覆层的连续性、致密性和均匀性，确保所有的区域均能够被熔覆层覆盖，而且往复式操作，提高了熔覆层的厚度和硬度，获得高性能的耐磨熔覆层，从而降低成本，提高效益。
2、本发明所采用的特殊熔覆工艺方法不会使材料变形。相对其他热熔覆法，熔覆时间短，区域小，因此热作用只发生在工件表面的微小区域，就整个工件而言，仍然处于常温或者低温状态，工件不会退火或者热变形。
3、本发明所采用的工艺方法操作方便，表面处理参数易于控制和达到，既可以大面积处理，也可以局部修复、补强；对于形状复杂的立体曲面的表面强化、修复更具有优越性；实用性强。
附图说明
　　图1为电火花熔覆层的XRD图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
（1）工件表面进行预处理：在进行镁基合金表面熔覆之前，首先用手持式砂轮机打磨，除去表面氧化皮和锈斑等杂物，然后用酒精或者丙酮清洗工件表面，去除污垢。
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金WC作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2700r/min，电极直径为Ф8mm，电极伸长量为15mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率4000，熔覆电压280V，熔覆频率2500HZ。
采用上述大输出功率处理，可形成较大的液态熔池，增大了熔覆层的厚度和热影响区元素的扩散；同时采用大流量保护气体和降低比熔覆时间，加速热量的扩散和传导，保证了熔覆层的质量。
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式。
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210 ~230 μm。
采用螺旋往复式熔覆加工方法，增大单位面积上熔覆放电的频次，使熔融状态下的液态金属不断堆积，将无数离散的点相互熔合形成连续的熔覆层，使工件表面完全被熔覆层覆盖，增大了热影响区元素的扩散和熔覆层的厚度，使熔覆层具有优良的性能。制备出组织均匀、致密，连续性好的耐磨熔覆层。另一方面，因为熔池内元素的扩散和迁移，熔覆层与基体之间发生了复杂的化学反应，生成了新的多个硬质相，如Co3W3C、Fe3W3C Fe3Mo3C、 WC1-x 、Fe7W6C等，提高了熔覆层的厚度和硬度，参见图1。而且熔覆层和过渡层的硬度值较高，即熔覆层厚度可达210 μm~230 μm，，熔覆层硬度可达1700-1900HV以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3倍以上，熔覆层表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延长使用寿命。
实施例2：
（1）工件表面进行预处理：在进行镁基合金表面熔覆之前，首先用手持式砂轮机打磨，除去表面氧化皮和锈斑等杂物，然后用酒精或者丙酮清洗工件表面，去除污垢。
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金WC-8Co作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2800r/min，电极直径为Ф9mm，电极伸长量为20mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率5000，熔覆电压300V，熔覆频率2800HZ；
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210~230 μm。而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3倍以上，熔覆层表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延长使用寿命。
实施例3：
（1）工件表面进行预处理：在进行镁基合金表面熔覆之前，首先用砂纸打磨，除去表面氧化皮和锈斑等杂物，然后用酒精或者丙酮清洗工件表面，去除污垢。
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金WC-8Co作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为3000r/min，电极直径为Ф10mm，电极伸长量为30mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率6000，熔覆电压380V，熔覆频率3000HZ；
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210~230 μm。而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3倍以上，熔覆层表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延长使用寿命。
实施例4：
（1）工件表面进行预处理：在进行镁基合金表面熔覆之前，首先用砂纸打磨，除去表面氧化皮和锈斑等杂物，然后用酒精或者丙酮清洗工件表面，去除污垢。
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金WC-8Co作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2900r/min，电极直径为Ф10mm，电极伸长量为25mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率4500，熔覆电压320V，熔覆频率2800HZ；
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210~230 μm。而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3倍以上，熔覆层表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延长使用寿命。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）工件表面进行预处理；
（2）以镁基合金为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极，所述的电极为旋转电极，其旋转速度为2700～3000r/min，电极直径为Ф8mm～Ф10mm，电极伸长量为10～30mm，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理；熔覆工艺参数为：熔覆功率4000～6000W，熔覆电压280～380V，熔覆频率2500～3000HZ；
（3）所述电极与基体面接触，电极采用螺旋往复式加工方式；
（4）熔覆层硬度为1700～1900HV，熔覆层厚度为210 ~230 μm。
2.根据权利要求1所述的一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，其特征在于：所述的工件表面预处理方法为先打磨，除去金属表面颗粒杂质、油污、和氧化皮，再用工业酒精或者丙酮清洗，除去表面污垢。
3.根据权利要求1或2所述的一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，其特征在于：所述Cr-Ni-Mo系不锈钢为0Cr13Ni4Mo、 1Cr18Ni9Mo、0Cr13Ni5Mo。
4.根据权利要求3所述的一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法，其特征在于：所述陶瓷硬质合金选用WC、WC-Co。
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