CN105862032A - 一种金属表面耐磨涂层及制备方法 - Google Patents

一种金属表面耐磨涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属表面耐磨涂层及制备方法，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：3‑8%，硫：0.001‑0.01%，磷：0.001‑0.01%，钴：0.01‑0.05%，锰：0.5‑2%，钼：0.8‑1.8%，硅：0.3‑0.8%，纳米碳粉：1.5‑6%，硼：0.5‑1.5%，钨：0.7‑1.5%，铜：0.5‑2%，钒：0.5‑1.5%，镧系元素：0.05‑0.25%，其余组分为铁，通过激光熔覆工艺，在金属表面形成上述合成涂层材料，材料表面的硬度、耐磨度均有较大的提升，且本发明所用方法简单，便于操作。

Description

一种金属表面耐磨涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面耐磨涂层及制备方法。
背景技术
随着人类文明的进步以及对科学和环境的探索，出于对成本及质量的要求，一些设备的工作条件要求越来越苛刻，因而要求材料具有耐磨、抗氧化、耐腐蚀以及特定的电气性能，简单的金属材料很难满足实际的工作要求．众多因素制约着材料的性能，例如钢材的组织成分、金属材料的硬度等．而优化材料基体本身的性能又不能根本解决大幅度提高材料性能的问题，同时一些性能优异的金属价值较高且稀少，如全部采用必将造成成本高及浪费，为降低物料对设备部件冲刷造成的磨损，在设备部件表面涂敷一层耐磨材料起到保护设备部件基材的作用。
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种金属表面耐磨涂层及制备方法,所述耐磨涂层显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化性能，在金属表面改性起着重要的作用，涂层稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好于目前金属涂层耐磨性的,且成本低,制备方法简单,便于实现。
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：3-8%，硫：0.001-0.01%，磷：0.001-0.01%，钴：0.01-0.05%，锰：0.5-2%，钼：0.8-1.8%，硅：0.3-0.8%，纳米碳粉：1.5-6%，硼：0.5-1.5%，钨：0.7-1.5%，铜：0.5-2%，钒：0.5-1.5%，镧系元素：0.05-0.25%，其中镧（La）系元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种组成，其余组分为铁，主要是通过激光熔覆工艺，在金属表面形成上述合成涂层材料。
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，主要操作步骤如下：
（1）根据耐磨度要求，按照比例称量合理的各组分涂层基本元素备用；
（2）将上述材料混合后进行在烘箱中以80-200摄氏度的条件下，干燥2-24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为300目-600目，然后通过烘箱中以80-150摄氏度的条件下，干燥5-10小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
（3）对需进行表面涂层的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100-200摄氏度的条件下，干燥2-5小时，处理干净后备用；
（4）将纯净干燥的涂层粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200-400摄氏度温度条件下预热处理0.5-2小时，通过激光熔覆设备将基体表面的涂层材料和集体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，得到所述表面耐磨涂层。
相比于现有技术，本发明具有如下优势：
（1）、合理的搭配各种元素比例，形成坚固稳定的化合物涂层材料；
（2）、利用激光技术，使涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面性能，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、粒度及含量变化大等特点；
（3）、仅表面薄层与涂层材料反应，表面温度不足以影响基体整体稳定，对基体尺寸及变形度影响较小。
具体实施方式
实施例1
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：3%，硫：0.001%，磷：0.001%，钴：0.01%，锰：0.5%，钼：0.8%，硅：0.3%，纳米碳粉：1.5%，硼：0.5%，钨：0.7%，铜：0.5%，钒：0.5%，镧系元素：0.05%，其中镧（La）系元素为镥元素，其余组分为铁，主要是通过激光熔覆工艺，在金属表面形成上述合成涂层材料。
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，主要操作步骤如下：
（1）根据耐磨度要求，按照比例称量合理的各组分涂层基本元素备用；
（2）将上述材料混合后进行在烘箱中以80摄氏度的条件下，干燥2小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为300目，然后通过烘箱中以80摄氏度的条件下，干燥5小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
（3）对需进行表面涂层的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100摄氏度的条件下，干燥2小时，处理干净后备用；
（4）将纯净干燥的涂层粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200摄氏度温度条件下预热处理0.5小时，通过激光熔覆设备将基体表面的涂层材料和集体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，得到所述表面耐磨涂层。
实施例2
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：8%，硫：0.01%，磷：0.01%，钴：0.05%，锰：2%，钼：1.8%，硅：0.8%，纳米碳粉：6%，硼：1.5%，钨：1.5%，铜：2%，钒：1.5%，镧系元素：0.25%，其中镧（La）系元素为镥元素，其余组分为铁，主要是通过激光熔覆工艺，在金属表面形成上述合成涂层材料。
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，主要操作步骤如下：
（1）根据耐磨度要求，按照比例称量合理的各组分涂层基本元素备用；
（2）将上述材料混合后进行在烘箱中以200摄氏度的条件下，干燥24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为600目，然后通过烘箱中以150摄氏度的条件下，干燥10小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
（3）对需进行表面涂层的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100摄氏度的条件下，干燥2小时，处理干净后备用；
（4）将纯净干燥的涂层粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行300摄氏度温度条件下预热处理2小时，通过激光熔覆设备将基体表面的涂层材料和集体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，得到所述表面耐磨涂层。
实施例3
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：3.5%，硫：0.001%，磷：0.001%，钴：0.02%，锰：0.6%，钼：0.9%，硅：0.5%，纳米碳粉：1.8%，硼：0.7%，钨：0.9%，铜：0.7%，钒：0.8%，镧系元素：0.08%，其中镧（La）系元素为镥元素，其余组分为铁，主要是通过激光熔覆工艺，在金属表面形成上述合成涂层材料。
一种金属表面耐磨涂层及制备方法，主要操作步骤如下：
（1）根据耐磨度要求，按照比例称量合理的各组分涂层基本元素备用；
（2）将上述材料混合后进行在烘箱中以200摄氏度的条件下，干燥2时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为350目，然后通过烘箱中以90摄氏度的条件下，干燥5小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
（3）对需进行表面涂层的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以120摄氏度的条件下，干燥2.5小时，处理干净后备用；
（4）将纯净干燥的涂层粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行320摄氏度温度条件下预热处理2小时，通过激光熔覆设备将基体表面的涂层材料和集体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，得到所述表面耐磨涂层。

Claims (2)

1.一种金属表面耐磨涂层及制备方法，其特征在于，所述耐磨涂层成分按照质量百分比如下组成：铬：3-8%，硫：0.001-0.01%，磷：0.001-0.01%，钴：0.01-0.05%，锰：0.5-2%，钼：0.8-1.8%，硅：0.3-0.8%，纳米碳粉：1.5-6%，硼：0.5-1.5%，钨：0.7-1.5%，铜：0.5-2%，钒：0.5-1.5%，镧系元素：0.05-0.25%，其中镧（La）系元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种组成，其余组分为铁。
2.根据权利要求1所述，一种金属表面耐磨涂层及制备方法，其特征在于，主要操作步骤如下：
（1）根据耐磨度要求，按照比例称量合理的各组分涂层基本元素备用；
（2）将上述材料混合后进行在烘箱中以80-200摄氏度的条件下，干燥2-24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为300目-600目，然后通过烘箱中以80-150摄氏度的条件下，干燥5-10小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
（3）对需进行表面涂层的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100-200摄氏度的条件下，干燥2-5小时，处理干净后备用；
（4）将纯净干燥的涂层粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200-400摄氏度温度条件下预热处理0.5-2小时，通过激光熔覆设备将基体表面的涂层材料和集体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，得到所述表面耐磨涂层。
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