CN103540933B - 一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 - Google Patents
一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103540933B CN103540933B CN201310457019.4A CN201310457019A CN103540933B CN 103540933 B CN103540933 B CN 103540933B CN 201310457019 A CN201310457019 A CN 201310457019A CN 103540933 B CN103540933 B CN 103540933B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- coating
- preparation
- electrode bar
- cladding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明公开了一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下：（1）工件表面进行预处理；（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式；熔覆工艺参数为：输出功率为4000W～6000W，输出电压为280～380V，放电频率为2000-2500HZ；（3）熔覆层表面组织为微米晶结构，这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，熔覆层硬度为1950HV以上，熔覆层厚度为230μm以上。本发明的方法使得Cr-Ni-Mo系不锈钢表面硬度、耐磨性、耐冲击性得到提高，从而延长Cr-Ni-Mo系不锈钢的使用寿命，提高设备工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面改性处理技术领域，具体涉及一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法。
背景技术
不锈钢是20世纪初材料领域最伟大的发明之一。由于不锈钢所特有的不锈性、耐蚀性、耐热性、可回收等优点，而被广泛应用于工业、农业、国防和人们日常生活的各个领域，被认为是很有发展潜力的金属材料。
目前，常见的不锈钢表面处理方法有激光表面淬火、等离子喷涂、超音速喷涂和电火花沉积等。激光表面淬火和表面堆焊材料成本高；表面热喷涂预处理涂层加工困难，涂层与基体结合差，涂层易疲劳剥落；等离子熔覆工艺不好控制，生产成本高，电火花沉积技术因制备的沉积层（即涂层厚度）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，电极棒与基体点接触，加工过程中伴随着振动，因此涂层不连续、不均匀、不致密。Cr-Ni-Mo系不锈钢工作环境一般比较恶劣，材料表面在运行一段时间后，会存在一定的磨损，从而影响设备运行的稳定性和安全性，选择合理的表面处理技术提高Cr-Ni-Mo系不锈钢表面的强度、硬度和耐磨等性能是表面技术工作者亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，使得Cr-Ni-Mo系不锈钢表面硬度、耐磨性、耐冲击性得到提高，从而延长Cr-Ni-Mo系不锈钢的使用寿命，提高设备工作的稳定性。
本发明采用以下技术方案：
一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下：
（1）工件表面进行预处理；
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理，热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式；熔覆工艺参数为：输出功率为4000W～6000W，输出电压为280～380V，放电频率为2000-2500HZ；
这种熔覆方式增大了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，制备出组织均匀、致密，连续性好的耐磨涂层。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）熔覆层表面组织为微米晶结构，这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，熔覆层硬度为1950HV以上，熔覆层厚度为230μm以上。基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
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。
本发明的有益效果为：
1、本发明以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆对象，在惰性气体氩气保护下，选择陶瓷硬质合金作为电极材料，采用螺旋往复式熔覆工艺在Cr-Ni-Mo系不锈钢材料表面进行涂层制备，涂层与基体形成冶金结合，制备出组织均匀、致密，连续性好的耐磨涂层。同其它金属表面处理技术相比，本发明具有操作方便、涂层结合强度高,不对金属表面产生损伤等优点。
2、本发明所采用的热熔覆工艺方法不会使Cr-Ni-Mo系不锈钢产生热变形。而且涂层产生的细小微晶结构，提高了涂层的性能。熔覆后的Cr-Ni系不锈钢表面强化点密集、均匀，熔覆层可达230μm以上，熔覆层硬度可达1950HV以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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。
3、本发明所采用的工艺方法不需要特殊、复杂的处理装置和设施，表面强化处理费用较低，而且操作方便，表面强化处理参数易于控制和达到。
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：
Cr-Ni-Mo系不锈钢因其具有较好的硬度和耐磨性而多被用于金属易磨损件。本实施例以0Cr13Ni5Mo不锈钢作为熔覆处理对象，陶瓷硬质合金选用WC。
具体工艺过程如下：
（1）工件预处理：在进行热溶覆之前，对工件表面进行预处理：去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体氩气保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；熔覆工艺参数为：输出功率为4000W，输出电压为280V，放电频率为2000HZ；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；采用热熔覆设备对金属的表面进行熔覆处理，熔覆层与工件表面形成冶金结合层。
（3）采用螺旋往复式熔覆加工工艺，即电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式。
（4）经过处理后的表面组织为微米晶结构，而且这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，耐磨性大大提高，熔覆层硬度可达1950HV以上，熔覆层厚度可达230μm以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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：
本实施例以0Cr13Ni5Mo不锈钢作为熔覆处理对象，陶瓷硬质合金选用WC。
具体工艺过程如下：
（1）工件预处理：在进行热溶覆之前，对工件表面进行预处理：去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体氩气保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；熔覆工艺参数为：输出功率为5000W，输出电压为320V，放电频率为2500HZ；采用热熔覆设备对金属的表面进行熔覆处理，熔覆层与工件表面形成冶金结合层。
（3）采用螺旋往复式熔覆加工工艺，即电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式。
（4）经过处理后的表面组织为微米晶结构，而且这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，耐磨性大大提高，熔覆层硬度可达1950HV以上，熔覆层厚度可达230μm以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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：
本实施例以0Cr13Ni4Mo不锈钢作为熔覆处理对象，陶瓷硬质合金选用WC。
具体工艺过程如下：
（1）工件预处理：在进行热溶覆之前，对工件表面进行预处理：去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体氩气保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；熔覆工艺参数为：输出功率为5500W，输出电压为350V，放电频率为2200HZ；采用热熔覆设备对金属的表面进行熔覆处理，熔覆层与工件表面形成冶金结合层。
（3）采用螺旋往复式熔覆加工工艺，即电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式。
（4）经过处理后的表面组织为微米晶结构，而且这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，耐磨性大大提高，熔覆层硬度可达1950HV以上，熔覆层厚度可达230μm以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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：
本实施例以1Cr18Ni9Mo不锈钢作为熔覆处理对象，陶瓷硬质合金选用WC。
具体工艺过程如下：
（1）工件预处理：在进行热溶覆之前，对工件表面进行预处理：去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体氩气保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；熔覆工艺参数为：输出功率为6000W，输出电压为380V，放电频率为2500HZ；采用热熔覆设备对金属的表面进行熔覆处理，熔覆层与工件表面形成冶金结合层。
（3）采用螺旋往复式熔覆加工工艺，即电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式。
（4）经过处理后的表面组织为微米晶结构，而且这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，耐磨性大大提高，熔覆层硬度可达1950HV以上，熔覆层厚度可达230μm以上，而基体材料硬度低于500HV，熔覆层的硬度提高3-5倍，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Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）工件表面进行预处理；
（2）以Cr-Ni-Mo系不锈钢为熔覆基体，陶瓷硬质合金作为电极棒，在惰性气体保护下，使用热熔覆设备进行处理热熔覆抢采用自身旋转方式，转速为3500r/min，电极为机械夹持方式；电极棒与基体面接触，电极棒采用螺旋往复式加工方式；熔覆工艺参数为：输出功率为4000W～6000W，输出电压为280～380V，放电频率为2000-2500Hz；
（3）熔覆层表面组织为微米晶结构，这些微米晶粒弥散分布在硬面涂层中，熔覆层硬度为1950HV以上，熔覆层厚度为230μm以上。
2.根据权利要求1所述的一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，所述的工件表面预处理方法为去氧化皮处理，使工件表面光亮无杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述Cr-Ni-Mo系不锈钢为0Cr13Ni4Mo和Cr18Ni9Mo和0Cr13Ni5Mo。
4.根据权利要求1所述的一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述陶瓷硬质合金选用WC。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310457019.4A CN103540933B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310457019.4A CN103540933B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103540933A CN103540933A (zh) | 2014-01-29 |
| CN103540933B true CN103540933B (zh) | 2016-04-27 |
Family
ID=49964769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310457019.4A Expired - Fee Related CN103540933B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103540933B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104065187B (zh) * | 2014-04-11 | 2018-07-03 | 江苏长城石油装备制造有限公司 | 一种梯度涂层螺杆钻具马达 |
| CN106435568B (zh) * | 2016-10-18 | 2018-08-28 | 东北大学 | Mo-Ni-ZrO2梯度涂层及激光直接沉积制备方法 |
| US11590545B2 (en) * | 2018-01-31 | 2023-02-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Composite cemented carbide roll, and production method of composite cemented carbide roll |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102677050A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-09-19 | 华北水利水电学院 | 一种金属工件表面熔覆耐磨耐蚀陶瓷硬质合金涂层的方法 |
| CN102936725A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-02-20 | 华北水利水电学院 | 不锈钢1Cr18Ni9Ti表面微纳米金属陶瓷涂层的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043102A1 (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 放電表面処理用電極及び放電表面処理方法並びに被膜 |
-
2013
- 2013-09-30 CN CN201310457019.4A patent/CN103540933B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102677050A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-09-19 | 华北水利水电学院 | 一种金属工件表面熔覆耐磨耐蚀陶瓷硬质合金涂层的方法 |
| CN102936725A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-02-20 | 华北水利水电学院 | 不锈钢1Cr18Ni9Ti表面微纳米金属陶瓷涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 铸钢轧辊电火花沉积WC-4Co涂层组织和性能分析;王建升等;《焊接学报》;20101031;第31卷(第10期);第44页左栏第4-16行 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103540933A (zh) | 2014-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103834893B (zh) | 一种用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属水轮机转轮叶片表面的方法 | |
| CN103805992B (zh) | 一种用电火花沉积结合激光熔覆增强金属水轮机转轮叶片表面的方法 | |
| CN104096958B (zh) | 一种陶瓷增强金属基复合焊层的等离子堆焊制备方法 | |
| CN102465294A (zh) | 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法 | |
| CN102677046B (zh) | 轧机牌坊激光熔覆专用复合合金材料及其应用方法 | |
| CN103540933B (zh) | 一种Cr-Ni-Mo系不锈钢表面功能梯度陶瓷耐磨涂层的制备方法 | |
| CN103805934A (zh) | 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法 | |
| CN102925847A (zh) | 一种水轮机过流部件亚微米耐磨蚀涂层的制备方法 | |
| CN108130505B (zh) | 一种等离子束合金化制备高熵合金涂层的方法 | |
| CN103540929B (zh) | 一种镁基合金表面耐磨涂层的熔覆方法 | |
| CN105598655A (zh) | 一种用电火花沉积结合焊接增强金属水轮机转轮叶片表面的方法 | |
| CN101492799B (zh) | 一种耐磨铸铁涂层及制备方法 | |
| CN103451606B (zh) | 钴靶材组件的制作方法 | |
| CN104131204B (zh) | 一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法 | |
| CN106835124B (zh) | 一种轧辊表面金属间化合物复合激光增韧强化工艺 | |
| CN102312237A (zh) | 一种汽轮机钛合金叶片的激光强化方法 | |
| CN102212775A (zh) | 一种电力脱硫过流部件表面沉积wc硬面涂层材料的方法 | |
| CN113522972A (zh) | 一种表面耐蚀不锈钢复合板的生产工艺 | |
| CN102677050A (zh) | 一种金属工件表面熔覆耐磨耐蚀陶瓷硬质合金涂层的方法 | |
| CN102230176B (zh) | 一种金属水轮机转轮表面等离子熔覆方法 | |
| CN104046954B (zh) | 一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法 | |
| CN103397124B (zh) | 一种高炉冷却壁防护方法及防护涂层 | |
| CN109536871A (zh) | 锂电池极片生产中的传输辊的制造方法 | |
| CN102936725A (zh) | 不锈钢1Cr18Ni9Ti表面微纳米金属陶瓷涂层的制备方法 | |
| CN105316616A (zh) | 一种斗齿表面耐磨涂层的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Ruizhu Inventor after: Yan Dakao Inventor after: Ren Yangyang Inventor after: Li Linjie Inventor after: Wang Xingxing Inventor after: Han Linping Inventor before: Zhang Ruizhu Inventor before: Li Jingrui Inventor before: Yan Dakao Inventor before: Tang Mingqi Inventor before: Miao Yun Inventor before: Lu Wei |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160427 Termination date: 20160930 |