CN105382389B - 一种复合硬面材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合硬面材料的制备方法，包括：将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面；采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。本发明在制备复合硬面材料过程中采用的焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，镍基合金粉能够增加流动性以及防腐蚀性能，碳化钨颗粒能够提高硬度，氮化硼粉能够有效减小摩擦系数，这种焊料的流动性好、硬度高，可焊性好，采用这种焊料制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。本发明还提供了一种复合硬面材料。

Description

一种复合硬面材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硬面材料技术领域，尤其涉及一种复合硬面材料及其制备方法。
背景技术
硬面技术是一种金属表面强化技术，包括：热喷涂、喷焊、堆焊等。硬面技术的实质在于利用复合材料制备金属机械零部件，使金属机械零部件具有较好的耐磨性能、耐腐蚀性能、耐高温性能。通过硬面技术制备的产品种类繁多，可广泛应用于钢铁、航空航天、汽车、通用机械、能源、石化、纺织、造纸等行业。
现有硬面技术中，硬面材料可以为铁基、镍基或碳化钨材料，这种硬面材料能满足一般机械零部件表面耐磨耐蚀及抗冲击性能的要求。但是，对于一些极端恶劣的工况条件或是一些需要超高耐磨耐腐等性能的零部件而言，如TC轴承、钻探工具、稳定器等，这些零件往往在高冲蚀、强酸、强碱等液体介质中工作，极易受到侵蚀与磨损，上述硬面材料无法满足其使用要求。
复合硬面材料具有较高的耐磨耐腐蚀性能，能够满足更高条件的使用要求，制备复合硬面材料的方法有烧结和喷焊两种方式。然而，烧结方式制备得到的复合硬面材料的基体由于烧结温度较高而使其硬度降低，容易使产品在使用过程中发生变形，影响各零部件之间的配合使用；喷焊方式制备得到的复合硬面材料，由于是半冶金结合，导致硬面层和基体的结合不够牢固，产品使用过程中容易出现硬面层的脱落，而且喷焊制备的材料中存在2％～5％的微孔，这会大大降低硬面层的耐磨损性能。因此，目前急需一种耐磨损性能好的复合硬面材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合硬面材料及其制备方法，本发明提供的方法制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。
本发明提供了一种复合硬面材料的制备方法，包括：
将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面；
采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；
所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。
优选的，将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体的表面。
优选的，将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体表面的方法包括以下步骤：
(1)、在金属基体表面放置金属丝网；
(2)、在所述金属丝网表面排布多个焊料片；
(3)、在每个所述焊料片表面放置硬质合金片；
(4)、将所述硬质合金片和金属基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在金属基体表面，所述点焊的电流为700A～1000A。
优选的，在所述金属丝网表面排布多个焊料片的方法为：
在金属丝网表面放置模具，所述模具上具有多个与金属丝网表面连通的孔洞；
在每个孔洞中放置焊料片，使多个焊料片排布在金属丝网表面。
优选的，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉的质量比为(30～55)：(45～70)：(0.2～0.5)。
优选的，所述堆焊的方法为等离子堆焊。
优选的，所述堆焊过程中的焊接电流为75A～85A，焊接电压为26V～30V。
优选的，所述堆焊过程中的离子气流量为1.3L/min～1.5L/min，送粉速率为40g/min～50g/min。
优选的，将硬质合金片和金属基体进行堆焊后，还包括：
将得到的堆焊产品进行磨削加工，得到复合硬面材料，所述磨削加工的方法为采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工。
本发明提供的复合硬面材料的制备方法，在金属基体表面分散排布多个硬质合金片，能够使得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能；而且本发明在制备复合硬面材料过程中采用的焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，镍基合金粉能够增加流动性以及防腐蚀性能，碳化钨颗粒能够提高硬度，氮化硼粉能够有效减小摩擦系数，这种焊料的流动性好、硬度高，可焊性好，采用这种焊料制备复合硬面材料能够进一步提高本发明制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能。
本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的复合硬面材料，包括：
金属基体；
通过焊料堆焊在金属基体表面的多个分散排布的硬质合金片，所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。
本发明提供的复合硬面材料为上述技术方案所述的方法制备得到的复合硬面材料，这种复合硬面材料表面分散排布有多个硬质合金片，而且焊料中含有镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，硬质合金片和焊料形成的硬面层使其具有较好的耐磨损性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的矩形硬质合金片排布方式的示意图；
图2为本发明实施例提供的圆形硬质合金片排布方式的示意图；
图3为本发明实施例提供的正六边形硬质合金片排布方式的示意图；
图4为本发明实施例1提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图；
图5为本发明实施例1制备得到的复合硬面材料的金相图；
图6为本发明实施例2提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图；
图7为本发明实施例3提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种复合硬面材料的制备方法，包括：
将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面；
采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；
所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。
本发明将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面。在本发明的实施例中，将多个硬质合金片采用点焊的方法分散固定在金属基体表面。在本发明的实施例中，将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体表面的方法包括以下步骤：
(1)、在金属基体表面放置金属丝网；
(2)、在所述金属丝网表面排布多个焊料片；
(3)、在每个所述焊料片表面放置硬质合金片；
(4)、将所述硬质合金片和金属基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在金属基体表面，所述点焊的电流为700A～1000A。
在本发明的实施例中，所述金属基体可以为钢材基体。在本发明的实施例中，所述钢材基体可以为合金钢，也可以为碳素钢，如中碳钢或低碳钢。在本发明的实施例中，所述钢材基体可以为42CrMo。在本发明的实施例中，所述金属基体的表面可以为圆面、平面和斜面中的一种或几种的组合面，如外圆、内孔、平面、斜角面。本发明对所述金属基体的形状和尺寸没有特殊的限制，满足实际使用要求即可。在本发明的实施例中，所述钢材基体的形状可以为筒状。
在本发明的实施例中，所述金属丝网为钢丝网。在本发明的实施例中，所述金属丝网的孔径为0.5mm～1.5mm；在其他的实施例中，所述金属丝网的孔径为0.8mm～1.2mm；在另外的实施例中，所述金属丝网的孔径为1mm。在本发明的实施例中，所述金属丝网的厚度为0.1mm～0.3mm；在其他的实施例中，所述金属丝网的厚度为0.2mm。在本发明的实施例中，所述金属丝网的形状可以和金属基体的表面形状一致，也可以使金属丝网随金属基体表面的形状扭曲，金属丝网能够将金属基体的表面完全覆盖即可。本发明对所述金属丝网的来源没有特殊的限制，如可采用河北安平县盛邦丝网厂提供的316L型号的钢丝网。
在本发明的实施例中，在金属基体表面放置金属丝网后，在所述金属丝网表面排布多个焊料片。在本发明的实施例中，在金属丝网表面排布多个焊料片的方法为：
在金属丝网表面放置模具，所述模具上具有多个与金属丝网表面连通的孔洞；
在每个孔洞中放置焊料片，使多个焊料片排布在金属丝网表面。
在本发明的实施例中，在金属丝网表面放置模具。在本发明的实施例中，所述模具耐高温且柔韧性好，能够随着金属基体表面的形状弯折，与金属基体表面形状保持一致。在本发明的实施例中，所述模具的材质为石棉纸。在本发明的实施例中，所述模具的厚度为1mm～2mm；在其他的实施例中，所述模具的厚度为1.2mm～1.8mm；在另外的实施例中，所述模具的厚度为1.4mm～1.6mm。
在本发明中，所述模具上具有多个与金属丝网表面连通的孔洞，本发明通过在孔洞中放置焊料片使多个焊料片排布在金属丝网表面。在本发明的实施例中，所述模具上孔洞的形状和尺寸与硬质合金片的形状和尺寸一致，本发明通过在模具的孔洞中放置焊料片，在焊料片上放置硬质合金片，从而使硬质合金排布在金属丝网上，而保证硬质合金片最终分散固定在金属基体表面。在本发明的实施例中，所述模具中孔洞的形状可以为矩形、圆形、椭圆形或正六边形。在本发明的实施例中，所述模具中相邻两排孔洞可以错位排列。在本发明的实施例中，所述模具中相邻两排孔洞之间的距离为2mm～3.5mm，每排中相邻两个孔洞之间的距离为1mm～2mm。
在本发明的实施例中，所述焊料片熔点适中，与硬质合金片和金属丝网都具有良好的润湿性。在本发明的实施例中，所述焊料片的熔点为900℃～1100℃；在其他的实施例中，所述焊料片的熔点为950℃～1050℃；在另外的实施例中，所述焊料片的熔点为980℃～1020℃。在本发明的实施例中，所述焊料片为紫铜片。在本发明的实施例中，所述焊料片的厚度为0.05mm～0.15mm；在其他的实施例中，所述焊料片的厚度为0.08mm～0.12mm；在另外的实施例中，所述焊料片的厚度为0.1mm。
在本发明的实施例中，在金属丝网表面排布多个焊料片后，在每个焊料片表面放置硬质合金片。在本发明的实施例中，通过在焊料片表面放置硬质合金片，使硬质合金片排布在金属基体表面。在本发明中，所述硬质合金片具有耐磨耐腐蚀性，从而使本发明制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。在本发明的实施例中，所述硬质合金片包括6wt％～12wt％的Co，88wt％～94wt％的WC；在其他的实施例中，所述硬质合金片包括8wt％～10wt％的Co，90wt％～92wt％的WC。
在本发明的实施例中，所述硬质合金片的形状可以为矩形、圆形、椭圆形或正六边形。如图1～图3所示，图1为本发明实施例提供的矩形硬质合金片排布方式的示意图，图2为本发明实施例提供的圆形硬质合金片排布方式的示意图，图3为本发明实施例提供的正六边形硬质合金片排布方式的示意图。在本发明的实施例中，相邻两排硬质合金片错位排列能够使硬质合金片与金属基体更好的进行点焊。在本发明的实施例中，相邻两排硬质合金片之间的距离为2mm～3.5mm。在本发明的实施例中，每排中相邻两个硬质合金片之间的距离为1mm～2mm。在本发明的实施例中，所述多个硬质合金片分散在金属基体表面使金属基体表面的覆盖率＞40％。
在本发明的实施例中，所述硬质合金片的厚度为3mm～5mm；在其他的实施例中，所述硬质合金片的厚度为3.5mm～4.5mm；在另外的实施例中，所述硬质合金片的厚度为3.8mm～4.2mm。在本发明的实施例中，所述硬质合金片纵截面的形状为矩形或梯形；在其他的实施例中，所述硬质合金片纵截面的形状为梯形，所述硬质合金片与金属基体接触的一面面积较大，与金属基体远离的一面面积较小，这样制备得到的复合硬面材料在使用过程中由于不断的进行磨损就能够使硬质合金片露出的面积越来越大，更好的起到耐磨的作用，延长复合硬面材料的使用寿命。在本发明的实施例中，所述硬质合金片纵截面的梯度角为80℃～85℃。在本发明的实施例中，所述硬质合金片的长度为A，0＜A≤15mm；在其他的实施例中，所述硬质合金片的长度为1mm～10mm；在另外的实施例中，所述硬质合金片的长度为3mm～6mm。在本发明的实施例中，所述硬质合金片的宽度为4mm～6mm；在其他的实施例中，所述硬质合金片的宽度为4.5mm～5.5mm；在另外的实施例中，所述硬质合金片的宽度为4.8mm～5.2mm。
在本发明的实施例中，在每个焊料片表面放置硬质合金片后，将所述硬质合金片和金属基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在金属基体表面。在本发明的实施例中，所述点焊的电流为700A～1000A；在其他的实施例中，所述点焊的电流为750A～950A；在另外的实施例中，所述点焊的电流为800A～850A。
在本发明的实施例中，金属基体表面上的金属丝网通过其密集的孔洞，将焊料片熔融后的焊液牢牢锁住，使焊液和硬质合金片牢固粘合，实现了将硬质合金片点焊固定在金属丝网上，金属丝网被焊接固定在金属基体表面，从而保证了不必要通过大电流就能将硬质合金片与金属基体表面牢固结合，避免了点焊过程中硬质合金片产生裂纹；而且在焊接的过程中硬质合金片处将产生应力，金属丝网能够与硬质合金片一起发生“松弛”，将应力释放，进一步避免了硬质合金片产生裂纹；因此，采用本发明实施例提供的方法将多个硬质合金片固定在金属基体表面，能够使制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。
本发明将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面后，采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料。在本发明的实施例中，所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。在本发明中，所述镍基合金粉能够增加流动性以及防腐蚀性能，使本发明制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。在本发明的实施例中，所述镍基合金粉为镍基自熔合金粉。在本发明的实施例中，所述镍基自熔合金粉包括93wt％～95wt％的Ni，1.5wt％～2wt％的B，3.5wt％～4wt％的Si。在本发明的实施例中，所述镍基自熔合金粉中Ni的含量为93.5wt％～94.5wt。在本发明的实施例中，所述镍基自熔合金粉中B的含量为1.6wt％～1.8wt％。在本发明的实施例中，所述镍基自熔合金粉中Si的含量为3.6wt％～3.8wt。在本发明的实施例中，所述镍基合金粉的粒度为60目～80目；在其他的实施例中，所述镍基合金粉的粒度为65目～75目；在另外的实施例中，所述镍基合金粉的粒度为68目～72目。
在本发明中，所述碳化钨颗粒可以提高硬度，提高本发明制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能。在本发明的实施例中，所述碳化钨颗粒为铸造碳化钨颗粒；在其他的实施例中，所述碳化钨颗粒为球形铸造碳化钨颗粒。在本发明的实施例中，所述铸造碳化钨颗粒是WC和W2C的共晶。在本发明的实施例中，所述铸造碳化钨颗粒的的维氏硬度HV0.3为2300～2700。在本发明的实施例中，所述铸造碳化钨包括：3.9wt％～4.1wt％的C，95.6wt％～96wt％的W，0.1wt％～0.2wt％的Fe。在本发明的实施例中，所述碳化钨颗粒的粒度为60目～80目；在其他的实施例中，所述碳化钨颗粒的粒度为65目～75目；在另外的实施例中，所述碳化钨颗粒的粒度为68目～72目。
在本发明中，所述氮化硼粉可以有效减少摩擦系数，使本发明制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。在本发明的实施例中，所述氮化硼粉为六方氮化硼粉。在本发明的实施例中，所述六方氮化硼粉的粒度为70目～100目。
在本发明的实施例中，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉的质量比为(30～55)：(45～70)：(0.2～0.5)；在其他的实施例中，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉的质量比为(35～50)：(50～65)：(0.25～0.45)；在另外的实施例中，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉的质量比为(40～45)：(55～60)：(0.3～0.4)。
在本发明的实施例中，将所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉混合即可制备得到焊料。在本发明中，所述焊料由镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉组成，这种焊料具有较好的流动性、摩擦系数低、硬度高、可焊性好，采用这种焊料能够使本发明制备得到的复合硬面材料焊层无裂纹，具有较好的耐磨损性能。
在本发明的实施例中，所述堆焊的方法为等离子堆焊。在本发明的实施例中，所述等离子堆焊过程中的焊接电流为75A～85A；在其他的实施例中，所述等离子堆焊过程中的焊接电流为78A～82A；在另外的实施例中，所述等离子堆焊过程中的焊接电流为80A。在本发明的实施例中，所述等离子堆焊过程中的焊接电压为26V～30V；在其他的实施例中，所述等离子堆焊过程中的焊接电压为27V～28V。在本发明的实施例中，所述等离子堆焊过程中的离子气流量为1.3L/min～1.5L/min；在其他的实施例中，所述等离子堆焊过程中的离子气流量为1.35L/min～1.45L/min。在本发明的实施例中，所述等离子堆焊过程中的送粉速率为40g/min～50g/min；在其他的实施例中，所述等离子堆焊过程中的送粉速率为42g/min～48g/min；在另外的实施例中，所述等离子堆焊过程中的送粉速率为44g/min～46g/min。
在本发明中，采用焊料将硬质合金片和金属基体堆焊后，焊料和硬质合金片共同形成耐磨层，使本发明制备得到的硬面材料具有较好的耐磨损性能。
在本发明的实施例中，将硬质合金片和金属基体进行堆焊后，还包括：将得到的堆焊产品进行磨削加工，得到复合硬面材料。在本发明的实施例中，采用树脂结合剂金刚石砂轮进行所述磨削加工，使制备得到的复合硬面材料表面的硬质合金片显露出来，并达到所需的尺寸，采用这种方法进行磨削能够避免本发明制备得到的复合硬面材料因焊接应力和磨削振动而出现裂纹、掉块问题，使本发明制备得到的复合硬面材料具有较好的表观质量以及耐磨损性能。在本发明的实施例中，在采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削前，可以将砂轮在含有MoS2的酒精浑浊液中浸泡，酒精在渗入砂轮空隙中时，将MoS2带入至砂轮空隙，再磨削时，起到润滑作用。在本发明的实施例中，将砂轮在含有MoS2的酒精浑浊液中浸泡的时间为45小时～55小时；在其他的实施例中，将砂轮在含有MoS2的酒精浑浊液中浸泡的时间为48小时～52小时。
本发明提供了一种上述技术方案所述方法制备得到的复合硬面材料，包括：
金属基体；
通过焊料焊接在金属基体表面的多个分散排布的硬质合金片，所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。
在本发明中，所述复合硬面材料的制备方法与上述技术方案所述复合硬面材料的制备方法一致，在此不再赘述。在本发明中，所述金属基体、焊料、硬质合金片的种类和来源与上述技术方案所述金属基体、焊料、硬质合金片的种类和来源一致，在此不再赘述。
按照ASTM G65-04《用干砂/橡胶轮装置测定磨蚀的标准试验方法》标准中的方法，测试本发明提供的方法制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能；实验结果表明，本发明提供的方法制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能优异。
本发明以下实施例中所用到的原料均为市售商品，所用的钢丝网为河北安平县盛邦丝网厂提供的316L型号的钢丝网，所用的镍基自熔粉末和铸造WC颗粒均为长城硬面公司提供的。
实施例1
在尺寸为Φ120mm×Φ90mm×50mm的筒状42CrMo基体外圆表面覆盖钢丝网，所述钢丝网的厚度为0.2mm，网孔为1mm，将所述钢丝网弯折使其能够完全覆盖42CrMo基体的外圆表面；
在所述钢丝网表面放置石棉纸材质的厚度为1.5mm的模具，所述模具上孔洞的形状和排布如图1所示，所述模具中孔洞的长为13mm、宽为5mm，将所述模具弯折，使其形状与42CrMo基体外圆表面贴合；
在所述模具中的每个孔洞内放置厚度为0.1mm的紫铜片，在每个紫铜片上放置厚度为3mm的株洲西迪硬质合金科技股份有限公司提供的YG10型号的13mm×5mm的矩形硬质合金片，所述硬质合金片在42CrMo基体外圆表面的覆盖率为45％；
采用700A的点焊电流使紫铜片熔化，将硬质合金片和42CrMo基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在42CrMo基体外圆表面。
将30质量份的镍基自熔粉末、0.2质量份的六方氮化硼粉和45质量份的铸造WC颗粒混合，得到焊料；
采用3Kg的焊料将硬质合金片和42CrMo基体进行等离子堆焊，得到堆焊产品，所述堆焊过程中的焊接电流为75A，焊接电压为26V，离子气流量为1.3L/min，送粉速率为40g/min；
将所述堆焊产品采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工，砂轮在使用前在含有MoS2的酒精浑浊液中浸泡48小时，使每片硬质合金片被磨削显露出来，得到复合硬面材料。
本发明实施例1制备得到的复合硬面材料的结构如图4所示，图4为本发明实施例1提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图，其中1为42CrMo基体，2为硬质合金片，3为焊料。对本发明实施例1制备得到的复合硬面材料进行金相组织观察，观察结果如图5所示，图5为本发明实施例1制备得到的复合硬面材料的金相图，从图中可以看出硬质合金片、镍基自熔合金粉和铸造WC颗粒。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能，测试结果为，本发明实施例1制备得到的复合硬面材料磨损时间为1小时磨损重量为0.0376g，硬面层密度为13.30g/cm3，磨损体积为0.00282cm3，复合硬面材料表面磨光；磨损时间30小时，直径磨损量＜0.0001英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量为0.0001英寸，水温为41℃，复合硬面材料表面磨光；磨损时间50小时，直径磨损量为0.0001英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量为0.0002英寸，水温为40℃，复合硬面材料表面磨光。
实施例2
在尺寸为Φ120mm×Φ90mm×50mm的筒状42CrMo基体内孔表面覆盖钢丝网，所述钢丝网的厚度为0.2mm，网孔为1mm，将所述钢丝网弯折使其能够完全覆盖42CrMo基体的内孔表面；
在所述钢丝网表面放置石棉纸材质的厚度为1.5mm的模具，所述模具上孔洞的形状和排布如图1所示，所述模具中孔洞的长为13mm、宽为5mm，将所述模具弯折，使其形状与42CrMo基体内孔表面贴合；
在所述模具中的每个孔洞内放置厚度为0.1mm的紫铜片，在每个紫铜片上放置厚度为5mm的株洲西迪硬质合金科技股份有限公司提供的YG10型号的硬质合金片，所述硬质合金片横截面的形状为矩形，纵截面的形状为梯形，梯形的梯度角为83°，横截面的最大尺寸为13mm×5mm，所述硬质合金片在42CrMo基体内孔表面的覆盖率为50％；
采用800A的点焊电流使紫铜片熔化，将硬质合金片和42CrMo基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在42CrMo基体内孔表面。
将40质量份的镍基自熔粉末、0.3质量份的六方氮化硼粉和60质量份的铸造WC颗粒混合，得到焊料；
采用3Kg的焊料将硬质合金片和42CrMo基体进行等离子堆焊，得到堆焊产品，所述堆焊过程中的焊接电流为80A，焊接电压为28V，离子气流量为1.4L/min，送粉速率为45g/min；
将所述堆焊产品采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工，砂轮在使用前用酒精浸泡48小时，使每片硬质合金片被磨削显露出来，得到复合硬面材料。
本发明实施例2制备得到的复合硬面材料的结构如图6所示，图6为本发明实施例2提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例2制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能，测试结果为，本发明实施例2制备得到的复合硬面材料磨损时间30小时，直径磨损量0.0001英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量为0.00015英寸，水温为41℃，复合硬面材料表面磨光；磨损时间50小时，直径磨损量为0.0002英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量为0.0004英寸，水温为43℃，复合硬面材料表面磨光。
实施例3
在尺寸为Φ120mm×Φ90mm×50mm的筒状42CrMo基体上表面(环状平面)覆盖环状钢丝网，所述钢丝网的厚度为0.2mm，网孔为1mm，所述环状钢丝网能够完全覆盖42CrMo基体的上表面；
在所述钢丝网表面放置石棉纸材质的厚度为1.5mm的环状模具，所述模具上孔洞的形状和排布如图1所示，所述模具中孔洞的长为13mm、宽为5mm，所述环状模具形状与42CrMo基体上表面贴合；
在所述模具中的每个孔洞内放置厚度为0.1mm的紫铜片，在每个紫铜片上放置厚度为5mm的株洲西迪硬质合金科技股份有限公司提供的YG10型号的13mm×5mm的矩形硬质合金片，所述硬质合金片在42CrMo基体上表面的覆盖率为58％；
采用1000A的点焊电流使紫铜片熔化，将硬质合金片和42CrMo基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在42CrMo基体上表面。
将55质量份的镍基自熔粉末、0.5质量份的六方氮化硼粉和70质量份的铸造WC颗粒混合，得到焊料；
采用3Kg的焊料将硬质合金片和42CrMo基体进行等离子堆焊，得到堆焊产品，所述堆焊过程中的焊接电流为85A，焊接电压为30V，离子气流量为1.5L/min，送粉速率为50g/min；
将所述堆焊产品采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工，砂轮在使用前用酒精浸泡48小时，使每片硬质合金片被磨削显露出来，得到复合硬面材料。
本发明实施例3制备得到的复合硬面材料的结构如图7所示，图7为本发明实施例3提供的方法制备得到的复合硬面材料的结构示意图。
比较例1
将KmTBCr20Mo作为硬面材料。
按照上述技术方案所述的方法测试本发明比较例1提供的硬面材料的耐磨损性能；测试结果为，本发明比较例1提供的硬面材料磨损时间30小时，直径磨损量0.0012英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量＜0.0001英寸，水温为52℃，复合硬面材料表面磨光；磨损时间50小时，直径磨损量为0.0027英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量＜0.0001英寸，水温为51℃，复合硬面材料表面磨光。
比较例2
将兰州理工大学提供的Ni60作为硬面材料。
按照上述技术方案所述的方法测试本发明比较例2提供的硬面材料的耐磨损性能；测试结果为，本发明比较例2提供的硬面材料磨损时间30小时，直径磨损量0.0021英寸，摩擦副为YG10，摩擦副磨损量＜0.0001英寸，水温为56℃，复合硬面材料表面磨光；磨损时间50小时，直径磨损量为0.005英寸，摩擦副为YG10，复合硬面材料表面磨光。
由以上实施例可知，本发明提供了一种复合硬面材料的制备方法，包括：将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面；采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。本发明提供的复合硬面材料的制备方法，在金属基体表面分散排布多个硬质合金片，能够使得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能；而且本发明在制备复合硬面材料过程中采用的焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，镍基合金粉能够增加流动性以及防腐蚀性能，碳化钨颗粒能够提高硬度，氮化硼粉能够有效减小摩擦系数，这种焊料的流动性好、硬度高，可焊性好，采用这种焊料制备复合硬面材料能够进一步提高本发明制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能。

Claims (8)

1.一种复合硬面材料的制备方法，包括：
将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体表面；
采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；
所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和六方氮化硼粉；
将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体表面的方法包括以下步骤：
(1)、在金属基体表面放置金属丝网；
(2)、在所述金属丝网表面排布多个焊料片；
(3)、在每个所述焊料片表面放置硬质合金片；
(4)、将所述硬质合金片和金属基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在金属基体表面，所述点焊的电流为700A～1000A。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述金属丝网表面排布多个焊料片的方法为：
在金属丝网表面放置模具，所述模具上具有多个与金属丝网表面连通的孔洞；
在每个孔洞中放置焊料片，使多个焊料片排布在金属丝网表面。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和六方氮化硼粉的质量比为(30～55)：(45～70)：(0.2～0.5)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆焊的方法为等离子堆焊。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述堆焊过程中的焊接电流为75A～85A，焊接电压为26V～30V。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述堆焊过程中的离子气流量为1.3L/min～1.5L/min，送粉速率为40g/min～50g/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将硬质合金片和金属基体进行堆焊后，还包括：
将得到的堆焊产品进行磨削加工，得到复合硬面材料，所述磨削加工的方法为采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工。
8.一种权利要求1～7中任意一项所述的方法制备得到的复合硬面材料，包括：
金属基体；
通过焊料堆焊在金属基体表面的多个分散排布的硬质合金片，所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和六方氮化硼粉。
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