CN105063499B - 一种球磨机衬板再制造表面涂覆件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球磨机衬板再制造表面涂覆件及其制造方法，属于工程机械再制造领域。它包括基底和涂覆层，基底成分的质量百分比为C0.30～0.44wt%、Si1.50～2.0wt%、Mn0.8～1.40wt%、Cr2.0～2.8wt%、Mo≦0.3wt%、Ni≦0.3wt%、Re0.02wt%、P和S共0.04wt%，其余为Fe；所述涂覆层含有体积分数为95～98%的WC‑Co粉末和2～5%的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.2～0.5。本发明能赋予零件耐磨、耐蚀等特殊性能，提高零件的可靠性和延长零件的使用寿命，尤其是球磨机耐磨衬板工作面的耐磨性。

Description

一种球磨机衬板再制造表面涂覆件

技术领域

本发明属于工程机械再制造技术领域，更具体地说，涉及一种球磨机衬板再制造表面涂覆件。

背景技术

材料是人类生存和发展的物质基础之一。当今社会已经把降低材料的损耗作为一个非常重要的问题。机械零件的失效大多数是从表面开始，材料的表面强度直接影响机械零件的使用寿命。据不完全统计，全世界各类机械零部件每年因摩擦磨损造成的经济损失高达数千亿美元。由于摩擦磨损发生在材料表面，因此采用先进的表面技术，在普通材料表面优化设计制备出所需的耐磨涂层是一种简便有效的方法。它不仅可显著提高产品的可靠性和使用寿命，减少产品的维修和更换，而且节约材料和能源，有利于环境保护，是材料科学的发展方向之一。

通过表面冶金强化使钢材等材料表面获得高耐磨能力的覆层是提高零件使用寿命，节约钢材和贵重合金材料的重要手段。因此，近些年来材料表面新技术特别是涂层技术的发展愈来愈快。目前，研究主要集中于热喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂或激光熔敷等技术获得的Ni基、Co基、Fe基等耐磨耐蚀涂层上，但是从工艺上都有其局限性，如热喷焊涂层工艺性差，涂层质量低；激光熔敷所用设备昂贵，激光功率小；等离子喷涂、爆炸喷涂噪音污染，设备复杂，工艺性不稳定等，因而，在工程应用中受到一定的限制。因此，采用一种新的方法制备耐磨抗腐蚀涂层得到了人们的广泛重视。

超音速火焰喷涂，又称为高速火焰喷涂，它是利用特殊设计的喷枪，使喷涂的粉末粒子以高的速度喷射到工件表面形成结合强度和致密度都高的涂层的一种热喷涂技术。超音速火焰喷涂的特点总结如下几个方面：

(1)粉末粒子的飞行速度高，可达两倍音速以上，由于冲击能量大，沉积涂层的结构比较致密、结合强度髙并且无分层现象出现。

(2)火焰温度相对不高，粒子在火焰中停留时间相对较短，使得材料的相变、氧化和分解得到有效抑制，因此特别适合喷涂如WC等在高温下极易分解和退化的材料。

(3)喷涂距离可在不影响涂层质量的前提下灵活调整。

(4)涂层的残余应力为压应力且较小,因此涂层有较好的疲劳强度

(5)综合性能优异：涂层孔隙率更低，硬度更高，耐磨性能更强，使用寿命显著提高。

超音速火焰喷涂的显著优点是设备投资抵，沉积速度快，材料选择范围大。另外超音速火焰喷涂具有优异的低温高速特性，这特别适合于喷涂耐磨性能良好的WC类材料。

用于铁矿石的破碎、研磨和选矿等使用的大型球磨机，其主要是以疲劳磨损破坏而失效。这是因为球磨机内的磨球和铁矿石都非常质密且坚硬,其中物料莫氏硬度为5.5-6.5，在运转过程中给筒体内部垫付的衬板带来较大的冲击和摩擦力,同时还会受到作业环境的影响而被腐蚀失效，通常使用约4-5个月后就因磨损过度而失效，甚至因磨损过度而断裂。因此，球磨机衬板的使用寿命较短。为了使球磨机耐磨衬板能在这样的苛刻的工作环境下满足高的使用要求，有较久的使用寿命，工业生产上使用最多的工艺方法是选择性能更高的材料来生产大型的球磨机衬板^[。然而，重新设计基体材料的化学成分到生产到实际生产实践是一个比较漫长的过程。

本发明提供了一种球磨机衬板再制造表面涂覆件及其制造方法。首先采用金属材料PANDAT热力学软件进行模拟确定基体材料；其次，从再制造技术工艺方面考虑，运用超音速火焰喷涂技术在基体材料表面制备WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)陶瓷涂层，从而赋予零件耐磨、耐蚀等特殊性能，提高零件的可靠性和延长零件的使用寿命，尤其是球磨机耐磨衬板工作面的耐磨性，具有广泛的应用前景。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种球磨机衬板再制造表面涂覆件及其制造方法，以中碳合金耐磨钢(ZG42SiMnCr2MoRe钢)为基体材料，以WC-Co基陶瓷材料为喷涂材料，采用超音速火焰喷涂技术制备WC-Co基陶瓷涂层，系统研究并提供了一种高硬度，耐磨损，耐腐蚀球磨机衬板再制造表面涂覆件。

2、技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种球磨机衬板再制造表面涂覆件，包括基底和涂覆层，所述基底成分的质量百分比为C0.30～0.44wt％、Si1.50～2.0wt％、Mn0.8～1.40wt％、Cr2.0～2.8wt％、Mo≦0.3wt％、Ni≦0.3wt％、Re0.02wt％、P和S共0.04wt％，其余为Fe；所述涂覆层含有体积分数为95～98％的WC-Co粉末和2～5％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.2～0.5；所述WC-Co粉末均匀离散分布在涂层中，所述WC-Co粉末为粒径为300目的球形或近球形合金粉末；

所述球磨机衬板再制造表面涂覆件的制备方法具体为，其步骤如下：

a、表面准备：首先要对基底材料进行表面用酒精或丙酮清洗去除油污，然后对待喷涂基底表面进行喷砂粗化处理；

b、预热处理：在喷涂之前对基底表面进行预热处理，预热温度为200～300℃，时间为60S；

c、喷涂打底层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对基底表面喷涂一层厚度50-80mm的打底层；

d、喷涂工作层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对所述步骤c中所得零件表面喷涂厚为250μm～300μm；

e、干燥处理：将步骤d中经喷涂工作层后涂覆好的零件置于干燥箱中与100℃下干燥1小时；

f、封闭处理：使用封闭剂对涂覆层的孔隙进行封闭处理；

g、高温扩散处理：将步骤f中经封闭处理后的涂覆好的零件置于连续氢气烧结炉中于500-800℃烧结40-60min，冷却后出炉得到具有涂覆层的球磨机衬板。

进一步的，所述的WC-Co粉末为WC-10Co粉末，金属Co包覆着WC粒子，表面粗糙多孔，所述Cr/Co的重量比为0.3～0.4。

进一步的，所述涂覆层中Cr/Co的重量比为0.3～0.4。

进一步的，所述基底的硬度为55HRC，韧性为42J/cm²。

进一步的，所述涂覆层组织均匀、致密，其孔隙率为1～5％，其平均显微硬度为61.4～70HRC。

进一步的，所述涂覆件涂覆层的结合强度均高于70MPa。

进一步的，所述基底在3.5wt％的NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.618V，自腐蚀电流密度为4.247×10^-4A×cm^-2；所述涂覆层在3.5wt％的NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.550～-0.460V之间，自腐蚀电流密度在3.548×10^-4～1.703×10^-4A×cm^-2之间。

进一步的，步骤d中利用超音速火焰喷涂技术喷涂厚300μm的陶瓷工作涂层。

更进一步的，所述的超音速火焰热喷涂技术：喷涂前预热，利用丙烷的碳氢系为燃气，氧气压力为1.15MPa，丙烷气压力为0.45MPa，送粉气体流量为4L/min，喷嘴直径为1mm，喷涂距离为200mm，喷后用压缩空气冷却。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用超音速火焰喷涂技术来制备WC-Co基陶瓷涂层，其设备投资抵，沉积速度快，材料选择范围大，涂层与基体的结合强度很高；

(2)本发明的采用中碳合金耐磨钢衬板为基底材料，其组织为马氏体+共晶碳化物+二次弥散碳化物+少量残留奥氏体；硬度高于55HRC，韧性高于42J/cm2(夏氏无缺口试样)；

(3)本发明制备的WC-10Co-xCr(x＝2,4,5)陶瓷复合材料颗粒粒度分布均匀，粉末呈球形，且颗粒球形度高，球形表面多孔，易于形成高质量致密涂层，且其涂层组织均匀、致密，基本上没有较大的孔隙，也没有出现裂纹，而且涂层与基体材料主要以机械啮合的方式结合；

(4)本发明通过热喷涂制备的WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层孔隙率较低，WC-10Co-3Cr涂层的孔隙率为1.0％；

(5)本发明WC-10Co-2Cr涂层平均显微硬度为61.4～70HRC，四种涂层显微硬度均高于基体材料的显微硬度55.7HRC；

(6)本发明四种喷涂材料制备的涂覆件结合强度都较高，都高于粘结胶的结合强度，结合强度均达到了70MPa；

(7)本发明WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层具有优异的耐腐蚀性能，涂层在整体上体现了陶瓷涂层的特性和低的孔隙率。其中，WC-10Co-3Cr涂层比其他三种涂层有更好的耐腐蚀性能，其自腐蚀电位最大，约为-0.460V，自腐蚀电流密度最小，约为1.703×10^-4A×cm^-2。

附图说明

图1为本发明中碳合金耐磨钢的显微组织图，其中a为中碳合金耐磨钢的金相显微组织(×500)，b为中碳合金耐磨钢的扫描电镜显微组织(×10μm)；

图2为本发明的WC-10Co-2Cr涂层的截面图，其中a为WC-10Co-2Cr涂层在放大2000倍下的涂层截面图，b为WC-10Co-2Cr涂层在放大5000倍下的涂层截面图；

图3为本发明的WC-10Co-3Cr涂层的截面图，其中a为WC-10Co-3Cr涂层在放大2000倍下的涂层截面图，b为WC-10Co-3Cr涂层在放大5000倍下的涂层截面图；

图4为本发明的WC-10Co-4Cr涂层的截面图，其中a为WC-10Co-4Cr涂层在放大2000倍下的涂层截面图，b为WC-10Co-4Cr涂层在放大5000倍下的涂层截面图；

图5为本发明的WC-10Co-5Cr涂层的截面图，其中a为WC-10Co-5Cr涂层在放大2000倍下的涂层截面图，b为WC-10Co-5Cr涂层在放大5000倍下的涂层截面图；

图6为本发明的WC-10Co-2Cr涂层的表面形貌图，其中a为WC-10Co-2Cr涂层在放大2000倍下的表面形貌图，b为WC-10Co-2Cr涂层在放大15000倍下的表面形貌图；

图7为本发明的WC-10Co-3Cr涂层的表面形貌图，其中a为WC-10Co-3Cr涂层在放大2000倍下的表面形貌图，b为WC-10Co-3Cr涂层在放大15000倍下的表面形貌图；

图8为本发明的WC-10Co-4Cr涂层的表面形貌图，其中a为WC-10Co-4Cr涂层在放大2000倍下的表面形貌图，b为WC-10Co-4Cr涂层在放大15000倍下的表面形貌图；

图9为本发明的WC-10Co-5Cr涂层的表面形貌图，其中a为WC-10Co-5Cr涂层在放大2000倍下的表面形貌图，b为WC-10Co-5Cr涂层在放大15000倍下的表面形貌图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

基底材料的选择：

考虑到影响金属材料性能的因数，可以将此分为两个方面：内因和外因。内因是指球磨机衬板本身的化学成分；外因是指材料的加工工艺。金属材料的性能首先取决于其内部组织结构，而内部组织结构又取决于化学成分和加工工艺条件。在选择基底材料时主要是考虑内在因数，即材料的化学成分。本发明运用金属材料PANDAT热力学分析软件进行模拟，确定选择中碳合金耐磨钢，即为ZG42SiMnCr2MoRe钢作为本发明球磨机衬板的基体材料。它的化学成分见表1，力学性能见表2，显微组织见图1。

表1 ZG42SiMnCr2MoRe化学成分

表2 ZG42SiMnCr2MoRe钢的力学性能

根据图1中金相显微组织和扫描电镜下观察得到的组织，可以得到，ZG42SiMnCr2MoRe钢的组织为马氏体+共晶碳化物+二次弥散碳化物+少量残留奥氏体。所以说，具有这种组织的中合金马氏体耐磨钢(ZG42SiMnCr2MoRe)具有高硬度、高韧性和良好的抗磨损性能。因为其具有良好的抗磨损性能，实践使用表明，其使用寿命相对较长，是制作大型球磨机衬板的可靠材质。

喷涂材料的选择：

作为制备涂层的原材料,喷涂粉末的选择对涂层制备工艺以及涂层的最终性能有直接的影响。本发明所选择的喷涂材料遵循如下标准:

(1)选择的喷涂材料的热膨胀系数与基体尽可能接近,这可以避免因热膨胀系数差别过大而使涂层产生较大的收缩应力,导致喷涂涂层的开裂和脱落；

(2)所选用的喷涂材料大小适用于喷涂,且粒径分布均匀；

(3)为了保证在喷涂过程中粉末材料输送的流动性和稳定性,以及粉末材料在火焰流中得到充分熔化,要求选用的粉末材料球化成形好。

本发明制备WC-Co涂层选用的是Co包裹WC粉末。它是利用化学及冶金方法将Co包覆WC颗粒,制备成的一种复合陶瓷粉末材料。这种粉末材料在喷涂时减少了氧化脱碳的可能性,并提高涂层的致密性，使涂层质地均匀。本专利采用的喷涂粉末材料为河北邢台博鑫耐磨合金材料有限公司生产的粒径为300目球形WC-Co基(WC-10Co-xCr,x＝2,3,4,5)合金粉末。

本发明所用材料如表3所示。

表3实验材料

实施例1

球磨机衬板再制造表面涂覆件，包括基底和涂覆层，所述基底成分的质量百分比为C0.30～0.44wt％、Si1.50～2.0wt％、Mn0.8～1.40wt％、Cr2.0～2.8wt％、Mo≦0.3wt％、Ni≦0.3wt％、Re0.02wt％、P和S共0.04wt％，其余为Fe；所述涂覆层含有体积分数为97％的WC-Co粉末和3％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.3；所述WC-Co粉末均匀离散分布在涂层中。

球磨机衬板再制造表面涂覆件的制备方法，其步骤如下：

a、表面准备：首先要对基底材料进行表面用酒精或丙酮清洗去除油污，然后对待喷涂表面进行喷砂粗化处理；

b、预热处理：在喷涂之前对基底表面进行预热处理，预热温度为200～300℃，时间为60S，可降低因涂层与基底表面的温度差而产生内应力，防止涂层的开裂和剥落，同时也去除了工件表面的水分、加速熔融微细颗粒的变形，提高沉积率；

c、喷涂打底层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对基底表面喷涂一层厚度为50-80mm的打底层，进一步提高涂层与基体的结合强度；

d、喷涂工作层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对所述步骤c中所得零件表面喷涂厚为250μm～300μm，优选为300um的陶瓷工作涂层；

e、干燥处理：将步骤d中经喷涂工作层后涂覆好的零件置于干燥箱中与100℃下干燥1小时；

f、封闭处理：使用封闭剂对涂覆层的孔隙进行封闭处理；

g、高温扩散处理：将步骤f中经封闭处理的涂覆好的零件置于连续氢气烧结炉中于500-800℃烧结40-60min。冷却后出炉得到具有涂覆层的球磨机衬板，可以提高涂层组元的扩散系数，提高涂层的结合强度及防护性能。

所述的超音速火焰热喷涂技术：喷涂前预热，利用丙烷的碳氢系为燃气，氧气压力为1.15Mpa，丙烷气压力为0.45Mpa，送粉气体流量为4L/min，喷嘴直径为1mm，喷涂距离为200mm，喷后用压缩空气冷却。

实施例2

采用实施例1方法进行反应，其区别在于：

1.球磨机衬板再制造表面涂覆件，所述涂覆层含有体积分数为98％的WC-Co粉末和2％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.2；所述WC-Co粉末均匀离散分布在涂层中。

2.步骤d中，利用超音速火焰喷涂技术将混合好涂覆层的粉末对喷涂打底层的零件表面喷涂厚为250um的陶瓷工作涂层；其余同实施例1。

和实施例1相比，由于Cr元素较少，使得WC的脱碳氧化不能被完全抑制，因此得到的涂层的孔隙率相对较高，达到4.4％。Cr是耐腐蚀性元素，Cr元素的存在极大地促使了钝化膜的形成，Cr元素的降低导致WC-10Co-2Cr在3.5wt％的NaCl溶液中的自腐蚀电位降低为-0.474V，自腐蚀电流密度增大为3.548×10^-4A×cm^-2。但是其硬度相对较高，达到70HRC。

实施例3

采用实施例1方法进行反应，其区别在于：

1.球磨机衬板再制造表面涂覆件，所述涂覆层含有体积分数为96％的WC-Co粉末和4％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.4；所述WC-Co粉末均匀离散分布在涂层中。

2.步骤d中，利用超音速火焰喷涂技术将混合好涂覆层的粉末对喷涂打底层的零件表面喷涂厚为275um的陶瓷工作涂层；其余同实施例1。

实施例4

采用实施例1方法进行反应，其区别在于：

1.球磨机衬板再制造表面涂覆件，所述涂覆层含有体积分数为95％的WC-Co粉末和5％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.5；所述WC-Co粉末均匀离散分布在涂层中。

2.步骤d中，利用超音速火焰喷涂技术将混合好涂覆层的粉末对喷涂打底层的零件表面喷涂厚为275um的陶瓷工作涂层；其余同实施例1。

根据图2-5可分析得到:四种陶瓷涂层涂覆件组织结合良好，均匀、致密，基本上观察不到明显的孔洞、疏松和裂纹存在。这说明经过喷砂处理过的基体界面呈现凹凸不平，而喷涂涂层则又是与基体以机械咬合形式形成紧密结合的，所以结合处结合紧密，并未发现空隙和疏松。另外，这与超音速火焰喷涂工艺是分不开的，超音速火焰喷涂技术具有射流速度大，粉末沉积速率快的特点，这就使得粉末与基体的碰撞变形充分，颗粒与颗粒之间搭接紧密。同时，较高的粒子飞行速度减小了其与空气中的氧的接触时间，从而获得氧含量低，组织结合紧密的涂层。

根据图6-9可以看出WC-10Co-2Cr、WC-10Co-3Cr、WC-10Co-4Cr和WC-10Co-5Cr粉末颗粒在喷涂到基体材料上后，大部分颗粒充分变形成扁平状沉积在基体表面，呈菜花型，此现象表明在前期的喷涂过程中，粉末颗粒在超音速火焰流中充分熔融，具有良好的变形能力和填充缝隙的能力，而且不同颗粒间的结合作用良好，形成的涂层均匀致密，不同层与层之间的结合力提升。并仔细分析这四种涂层显微组织均具快速凝固组织的典型结构，即在涂层组织中存在部分饱和固溶体，如晶粒细小，碳化物分解减少亚稳定相的生成等。这些组织特征均可以保证涂层的化学、物理和力学的优良特性。当涂层中固溶体含量较高时，材料硬度和耐磨性能均有提高；而细小的无偏析组织也会使涂层强度升高。另外，超音速火焰喷涂技术喷涂粒子飞行速度和温度越高，涂层粒子变形越充分，也使涂层具有更好的致密度。

表4 WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)陶瓷涂层、基体及过渡层的显微硬度。

从表4中还可以得到：(1)基体到过渡层再到涂层的显微硬度在数值上呈现一个递增的变化趋势；(2)WC-10Co-2Cr的显微硬度最高，维氏硬度HV达到了1055，转化为洛氏硬度达到70，WC-10Co-3Cr和WC-10Co-5Cr涂覆件涂层的显微硬度值相差不大，洛氏硬度值分别为68、66，但WC-10Co-4Cr涂覆层的硬度最低。

另外，涂层的显微硬度随着涂层中的碳含量的增加而增加，而涂层中的碳含量与粒子沉积过程中碳化物的残留量及碳化物的溶入量有关。WC-10Co-2Cr喷涂材料与其他三种喷涂材料相比，有较高的碳含量，所以测得的显微硬度值相对最高。通常材料的硬度越高，其耐摩擦磨损性能越好，并由以上分析结果可以知道，WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)陶瓷涂覆件比基体具有更好的抗塑性变形能力，有利于提高基体的耐磨损性能。

表5 WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层与基体在3.5wt％的NaCl溶液中的电化学参数

从表5可以知道，WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层的自腐蚀电位均高于基体材料的自腐蚀电位，其中，WC-10Co-3Cr涂层的自腐蚀电位最高，但都高于其他三种涂层的腐蚀电位，说明在同等电位下，腐蚀倾向最小。另外，四种涂层的腐蚀电流密度Ic都比基体材料的小，其中WC-10Co-3Cr涂层的自腐蚀电流密度最小，最小约为1.703×10^-4A×cm^-2。自腐蚀电流密度反应了材料腐蚀速率，自腐蚀电流密度越小，说明腐蚀速度越小；自腐蚀电流密度越大，则说明腐蚀电流越大。综上分析，在相同腐蚀环境下，与基体材料相比，WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层均有较好的耐腐蚀性能，另外，WC-10Co-3Cr涂层的耐腐蚀性能要优于其他三种涂层材料。

对于WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层来说，其优异的的耐腐蚀性能主要来自两个方面。首先，陶瓷材料的结构决定了涂层具有很好的耐腐蚀性能，但也与陶瓷涂层孔隙率有关，涂层表面孔隙越多，则越易腐蚀，这也与前面涂层孔隙的分析结果一致。其次，涂层中含有较多的Cr元素，Cr是耐腐蚀性元素，如，含有Cr元素的不锈钢极具有耐腐蚀性能，Cr元素的存在极大地促使了钝化膜的形成。

结论

1、采用金属材料PANDAT软件进行热力学模拟分析确定基体材料，选择中碳合金耐磨钢，即ZG42SiMnCr2MoCe，该材料具有较高的硬度和韧性，能够在其表面制备WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)陶瓷复合涂层。

2、试验使用喷涂粉末球形度高，颗粒球形表面粗糙多孔，且颗粒粒径在各区间范围内的分布较为均匀，利用超音速火焰喷涂制备所得的涂层结合良好，致密度高。其中：WC-10Co-2Cr涂层的孔隙率为4.4％，WC-10Co-3Cr涂层的孔隙率为1.0％，WC-10Co4Cr涂层的孔隙率为5.0％,WC-10Co-5Cr涂层的孔隙率为4.6％，除了WC-10Co-3Cr涂层的孔隙率在这四种陶瓷涂层中最低，WC-10Co4Cr涂层的孔隙率为5.0％，最高。主要原因是它们的粘结相含量不同，熔融的粘结相液体不能够完全充满涂层孔隙处，导致孔隙率四种涂层的孔隙不相同。

3、涂层与基体结合良好，没有尺寸较大的裂纹和孔隙，以机械结合为主，四种涂层在喷涂的过程中均出现了脱碳现象，从四中涂层的物相分析中，出现了微弱的W₂C相。

4、涂层力学性能测试结果显示：四种涂层的平均显微硬度均高于基体材料的硬度，其中，WC-10Co-2Cr涂层平均显微硬度为70HRC，WC-10Co-3Cr涂层平均显微硬度为68HRC，WC-10Co-4Cr涂层平均显微硬度为61.4HRC，WC-10Co-5Cr涂层平均显微硬度为66HRC,基体材料的显微硬度为55.7HRC。这主要是因为，在相同的工艺条件下，除了粉末材料自身的颗粒粒度会影响涂层显微硬度外，其中影响显微硬度的主要原因是这些粉末材料中粘结相CoCr含量不同，最终导致它们制备的涂层的显微硬度也不相同。

5、腐蚀性试验说明：WC-10Co-xCr(x＝2,3,4,5)涂层具有优异的耐腐蚀性能，涂层在整体上体现了陶瓷涂层的特性和低的孔隙率。其中，WC-10Co-3Cr涂层比其他三种涂层有更好的耐磨损性能，其自腐蚀电位最大，约为-0.460V，自腐蚀电流密度最小，约为1.703×10^-4A×cm^-2。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：包括基底和涂覆层，所述基底成分的质量百分比为C0.30～0.44wt%、Si1.50～2.0wt%、Mn0.8～1.40wt%、Cr2.0～2.8wt%、Mo≦0.3wt%、Ni≦0.3wt%、Re0.02wt%、P和S共0.04wt%，其余为Fe；所述涂覆层含有体积分数为95～98% 的 WC-Co 粉末和 2～5% 的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.2～0.5；所述WC-Co 粉末均匀离散分布在涂层中，所述WC-Co粉末为粒径为300目的球形或近球形合金粉末；

所述球磨机衬板再制造表面涂覆件的制备方法具体为，其步骤如下：

a、表面准备：首先要对基底材料进行表面用酒精或丙酮清洗去除油污，然后对待喷涂基底表面进行喷砂粗化处理 ；

b、预热处理：在喷涂之前对基底表面进行预热处理，预热温度为200～300℃，时间为60S；

c、喷涂打底层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对基底表面喷涂一层厚度50-80mm的打底层；

d、喷涂工作层：利用超音速火焰喷涂技术将混合好的并在200℃下干燥2小时后的涂覆层粉末对所述步骤c中所得零件表面喷涂厚为250μm～300μm；

e、干燥处理：将步骤d中经喷涂工作层后涂覆好的零件置于干燥箱中于100℃下干燥1小时；

f、封闭处理：使用封闭剂对涂覆层的孔隙进行封闭处理；

g、高温扩散处理：将步骤f中经封闭处理后的涂覆好的零件置于连续氢气烧结炉中于500-800℃烧结40-60 min，冷却后出炉得到具有涂覆层的球磨机衬板。

2.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述的WC-Co粉末为WC-10Co粉末，金属 Co 包覆着 WC 粒子，表面粗糙多孔，所述Cr/Co的重量比为0.3～0.4。

3.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述涂覆层中Cr/Co的重量比为0.3～0.4。

4.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述基底的硬度为55HRC，韧性为42J/cm²。

5.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述涂覆层组织均匀、致密，其孔隙率为1～5%，其平均显微硬度为61.4～70HRC。

6.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述涂覆件涂覆层的结合强度均高于70MPa。

7.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述基底在3.5wt%的NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.618V，自腐蚀电流密度为4.247×10^-4A×cm^-2 ；所述涂覆层在3.5wt%的NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.550～-0.460V之间，自腐蚀电流密度在3.548×10^-4～1.703×10^-4A×cm^-2 之间。

8.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：步骤d中利用超音速火焰喷涂技术喷涂厚300μm的陶瓷工作涂层。

9.如权利要求1所述的球磨机衬板再制造表面涂覆件，其特征在于：所述的超音速火焰热喷涂技术 ：喷涂前预热，利用丙烷的碳氢系为燃气，氧气压力为1.15 MPa，丙烷气压力为0.45MPa，送粉气体流量为4L/min，喷嘴直径为1mm，喷涂距离为200mm，喷后用压缩空气冷却。