CN106834971A - 一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球 - Google Patents

一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2‑3h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2‑3h后，过300‑400目筛得到膜溶液；将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温，保温干燥得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。本发明耐腐蚀性好，抗裂性高，耐磨性好。

Description

一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球
技术领域
本发明涉及研磨机械技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
背景技术
耐磨钢球已被广泛的应用于冶金、选矿、建材、化工、电力等工业生产中。耐磨钢球在被用于一些恶劣环境中，容易被腐蚀，导致使用寿命减短。目前，常通过调节各元素成分、调节热处理过程和在钢球表面粘附保护膜等方法来增加钢球的耐腐蚀性能。
在钢球表面粘附保护膜，可以大大增加钢球的耐磨、耐腐蚀性能，但是膜层与钢球在性能方面存在较大差异，使得膜层与钢球的结合力较低，膜层在使用过程中，容易开裂，进而使膜层剥落，从而限制了膜层和耐磨钢球的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，本发明一方面增强中间钢球自身的抗裂、耐腐蚀性能；另一方面通过合适配比，增强膜层的韧性、硬度，从而增加了膜层的抗裂性能和耐磨性，并且增加了膜层和中间钢球的粘结性和密着性，使得膜层和中间钢球牢牢粘结，二者相互配从而大大增加了本发明的耐腐蚀、抗裂和耐磨性能。
本发明提出的一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2-3h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2-3h后，过300-400目筛得到膜溶液；将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温，保温干燥得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
优选地，在膜层制备过程中，将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至110-130℃，保温干燥7-8h，接着升温至180-200℃，保温干燥7-8h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
优选地，在膜层制备过程中，用压缩空气进行喷涂，压缩空气的压力为5-7kg/m2。
优选地，在膜层制备过程中，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的均为60-80目，均经干燥处理。
优选地，在膜层制备过程中，膜溶液的密度为1.4-1.6g/ml。
优选地，在膜层制备过程中，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为3-4：46-47。
优选地，在膜层制备过程中，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为45-50：6-6.5：6.5-7：1.2-1.4：1-1.2：15-16：7-8：6-7：2-2.2：1-1.5：2-2.4。
优选地，中间钢球各组分的重量百分比如下：C：0.1-0.25％，Si：0.6-0.8％，Mn：0.8-1.2％，Ni：0.1-0.3％，Cr：16-18％，Mo：0.1-0.15％，Cu：0.1-0.3％，Al：0.2-0.4％，B：0.03-0.05％，Ti：0.01-0.03％，Nb：0.02-0.04％，Y：0.02-0.03％，余料为Fe。
优选地，在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1450-1500℃，进行出炉浇铸，然后降温至1350-1380℃，保温30-40s，接着降温至600-650℃得到球形铸件；取球形铸件，升温至1050-1100℃，保温2-4h，用水淬火，冷却至室温，升温至400-500℃，在盐浴中回火4-8h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，吹干得到中间钢球。
优选地，在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1450-1500℃，进行出炉浇铸，然后以2-2.4℃/s的速度降温至1350-1380℃，保温30-40s，接着以4-5℃/s的速度降温至600-650℃得到球形铸件；取球形铸件，以3.5-4℃/s升温至1050-1100℃，保温2-4h，用水淬火，冷却至室温，升温至400-500℃，在盐浴中回火4-8h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，氮气流吹干得到中间钢球。
上述中间钢球的制备过程中，盐浴回火是用熔融的无机盐作为保温介质的一种方法，是本领域常用技术手段。
本发明通过提高Cr含量，来增加钢球的耐磨和耐腐蚀性能，并配合Si、Ni、Cu、Al、Ti、Nb、Y元素，进一步增加钢球的耐腐蚀性能和奥氏体晶间耐腐蚀性能；Mn、Ni、Mo、Ti、Nb、Cu、Al相互配合，可以增加钢球的强度、韧性等机械性能，增加钢球的抗裂性能；出炉浇铸后，选用合适的速度降温至1350-1380℃，使得钢球内部和钢球表面的奥氏体晶粒尺寸均一并保持较小晶粒；然后配以合适的速度降温至600-650℃，使得在钢球内部沿着奥氏体晶界形成先共析铁素体并均匀分布在奥氏体中，并通过Ti、Mo、Nb、Y等元素进一步细化奥氏体、铁素体，得到先共析铁素体和奥氏体均匀分布且配比合适的球形铸件；以合适的速度升温至1050-1100℃，使得先共析铁素体形成新的奥氏体，并与残余奥氏体均匀间隔分布，达到分割残余奥氏体晶粒，进一步细化残余奥氏体的效果，从而达到从钢球内部到表面细化残余奥氏体的目的，并能保持钢球表面和内部的奥氏体晶粒大小均一，从而大大增加了本发明的防裂、耐磨性和耐腐蚀性能；并配合淬火和盐浴回火处理，进一步细化奥氏体，增加本发明的强度和韧性，增加抗裂性能；膜溶液中各物质，以合适比例相互配合，增加膜层的强度，从而增加膜层的耐磨性和耐腐蚀性能；并通过二氧化钛促进膜层晶核形成，增加膜层硬度，羧甲基纤维素通过氢键和范德华力在膜层中形成牢固的网状结构，二者相互配合，使得膜层的韧性和硬度相互平衡，增加膜层的耐磨性，并能防止膜层开裂；选用羧甲基纤维素、氧化钴、氧化镍相互配合，增加膜层与中间钢球粘结性、密着性；合适的膜溶液密度和合适的喷涂压力，可以增加膜层的光滑性，进一步增加膜层的耐腐蚀性能；本发明通过膜溶液中各物质相互配合，一方面增加膜层自身的耐腐蚀、耐磨和韧性，另一方面增加膜层和中间钢球的粘结性、密着性，使膜层与钢球牢牢粘结，再者配合中间钢球本身良好的抗裂、耐磨、耐腐蚀性能，使得膜层与中间钢球相互配合，从而大大增加了本发明的耐腐蚀、抗裂和耐磨性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2.5h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2.5h后，过400目筛得到膜溶液；将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温，保温干燥得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
实施例2
一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎3h后，过300目筛得到膜溶液；将膜溶液用压力为7kg/m2的压缩空气喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至110℃，保温干燥8h，接着升温至180℃，保温干燥8h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其中，膜溶液的密度为1.4g/ml，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为4：46，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为50：6：7：1.2：1.2：15：8：6：2.2：1：2.4。
实施例3
一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎3h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2h后，过400目筛得到膜溶液；将膜溶液用压力为5kg/m2的压缩空气喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至130℃，保温干燥7h，接着升温至200℃，保温干燥7h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其中，膜溶液的密度为1.6g/ml，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为3：47，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为45：6.5：6.5：1.4：1：16：7：7：2：1.5：2；
中间钢球各组分的重量百分比如下：C：0.25％，Si：0.6％，Mn：1.2％，Ni：0.1％，Cr：18％，Mo：0.1％，Cu：0.3％，Al：0.2％，B：0.05％，Ti：0.01％，Nb：0.04％，Y：0.02％，余料为Fe。
实施例4
一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2.2h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2.8h后，过300目筛得到膜溶液；将膜溶液用压力为6.5kg/m2的压缩空气喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至115℃，保温干燥7.7h，接着升温至185℃，保温干燥7.7h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其中，膜溶液的密度为1.45g/ml，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为3.8：46.2，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为48：6.2：6.8：1.25：1.15：15.2：7.7：6.3：2.15：1.2：2.3；
中间钢球各组分的重量百分比如下：C：0.1％，Si：0.8％，Mn：0.8％，Ni：0.3％，Cr：16％，Mo：0.15％，Cu：0.1％，Al：0.4％，B：0.03％，Ti：0.03％，Nb：0.02％，Y：0.03％，余料为Fe；
在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1450℃，进行出炉浇铸，然后以2.4℃/s的速度降温至1350℃，保温40s，接着以4℃/s的速度降温至650℃得到球形铸件；取球形铸件，以3.5℃/s升温至1100℃，保温2h，用水淬火，冷却至室温，升温至500℃，在盐浴中回火4h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，氮气流吹干得到中间钢球。
实施例5
一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2.8h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2.2h后，过400目筛得到膜溶液；将膜溶液用压力为5.5kg/m2的压缩空气喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至125℃，保温干燥7.3h，接着升温至195℃，保温干燥7.3h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其中，膜溶液的密度为1.55g/ml，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为3.2：46.8，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为46：6.3：6.6：1.35：1.05：15.8：7.3：6.7：2.05：1.4：2.1；
中间钢球各组分的重量百分比如下：C：0.2％，Si：0.7％，Mn：1％，Ni：0.2％，Cr：17％，Mo：0.13％，Cu：0.2％，Al：0.3％，B：0.04％，Ti：0.02％，Nb：0.03％，Y：0.025％，余料为Fe；
在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1500℃，进行出炉浇铸，然后以2℃/s的速度降温至1380℃，保温30s，接着以5℃/s的速度降温至600℃得到球形铸件；取球形铸件，以4℃/s升温至1050℃，保温4h，用水淬火，冷却至室温，升温至400℃，在盐浴中回火8h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，氮气流吹干得到中间钢球。
对实施例1-5进行性能检测，结果如下：
由上表可以看出，本发明硬度高，耐磨性好，韧性好，抗裂性好，耐腐蚀性好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，其由中间钢球和粘附在中间钢球表面的膜层组成；
其中，在膜层制备过程中，将二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙混匀熔融后，加入水中水淬得到玻璃料；将玻璃料干燥后，加水混匀，球磨粉碎2-3h，加入羧甲基纤维素，继续球磨粉碎2-3h后，过300-400目筛得到膜溶液；将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温，保温干燥得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，将膜溶液喷涂在中间钢球表面，自然风干后，升温至110-130℃，保温干燥7-8h，接着升温至180-200℃，保温干燥7-8h得到耐腐蚀抗裂耐磨钢球。
3.根据权利要求1或2所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，用压缩空气进行喷涂，压缩空气的压力为5-7kg/m2。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的均为60-80目，均经干燥处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，膜溶液的密度为1.4-1.6g/ml。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，羧甲基纤维素和玻璃料的重量比为3-4：46-47。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在膜层制备过程中，二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钴、氧化镍、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、二氧化钛、五氧化二磷和氟化钙的重量比为45-50：6-6.5：6.5-7：1.2-1.4：1-1.2：15-16：7-8：6-7：2-2.2：1-1.5：2-2.4。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，中间钢球各组分的重量百分比如下：C：0.1-0.25％，S i：0.6-0.8％，Mn：0.8-1.2％，Ni：0.1-0.3％，Cr：16-18％，Mo：0.1-0.15％，Cu：0.1-0.3％，Al：0.2-0.4％，B：0.03-0.05％，Ti：0.01-0.03％，Nb：0.02-0.04％，Y：0.02-0.03％，余料为Fe。
9.根据权利要求1-8任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1450-1500℃，进行出炉浇铸，然后降温至1350-1380℃，保温30-40s，接着降温至600-650℃得到球形铸件；取球形铸件，升温至1050-1100℃，保温2-4h，用水淬火，冷却至室温，升温至400-500℃，在盐浴中回火4-8h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，吹干得到中间钢球。
10.根据权利要求1-9任一项所述耐腐蚀抗裂耐磨钢球，其特征在于，在中间钢球的制备过程中，将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钛、铌、钇精炼后，调节出炉浇铸温度为1450-1500℃，进行出炉浇铸，然后以2-2.4℃/s的速度降温至1350-1380℃，保温30-40s，接着以4-5℃/s的速度降温至600-650℃得到球形铸件；取球形铸件，以3.5-4℃/s升温至1050-1100℃，保温2-4h，用水淬火，冷却至室温，升温至400-500℃，在盐浴中回火4-8h，冷却至室温，经酸洗、碱洗和丙酮洗涤处理，氮气流吹干得到中间钢球。
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