CN107723585A - 一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，所述耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，所述TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，所述BN薄膜外设有防护涂层，所述防护涂层为ZrC、TiB2、Si3N4中至少两种物质的混合物；本发明通过在耐磨球基体表面依次设置TiN/BN复合渗镀层以及防护涂层，可使耐磨球基体的表面具有优异的硬度以及耐腐蚀性，同时制得的涂层耐磨球各层间均具有优异的层间结合力，无剥落现象，涂层耐磨球的使用寿命长，研磨效果佳。

Description

一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，具体涉及一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球。
背景技术
球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。这种类型磨矿机是在其筒体内装入一定数量的钢球作为研磨介质。
它广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业，可分为干式和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。
耐磨球是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种是，以铬为主要合金元素的白口铸铁简称铬合金铸铁，以铬合金铸铁为材料的铸造磨球称为铬合金铸铁磨球；另一种是，以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球，其中通过热处理获得的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨球简称贝氏体球铁磨球；通过热处理获得的基体组织主要是马氏体的球墨铸铁磨球简称马氏体球铁磨球。
为了提高破碎效率和耐磨球的耐用度，需要乃某表面具有足够的硬度和耐磨度。同时，现有的耐磨球的耐腐蚀性也需进一步提高，才可有效延长耐磨球的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，通过在耐磨球基体表面依次设置TiN/BN复合渗镀层以及防护涂层，可使耐磨球基体的表面具有优异的硬度以及耐腐蚀性，同时制得的涂层耐磨球各层间均具有优异的层间结合力，无剥落现象，涂层耐磨球的使用寿命长，研磨效果佳。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，所述耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，所述TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，所述BN薄膜外设有防护涂层，所述防护涂层为ZrC、TiB2、Si3N4中至少两种物质的混合物。
优选地，所述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.3-2.8％、Si：0.6-1.5％、Mn：0.4-0.9％、Cr：12.3-14.8％、Mo：0.2-0.45％、Cu：0.05-0.15％、Zr：0.3-0.8％、B：0.02-0.08％、Ni：0.3-0.7％、Mg:0.01-0.03％、RE：0.05-0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.5％、Si：1.2％、Mn：0.5％、Cr：13.6％、Mo：0.25％、Cu：0.12％、Zr：0.6％、B：0.04％、Ni：0.55％、Mg:0.02％、RE：0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述RE为重量百分比为60-75％的Y与重量百分比为25-40％的Nd的混合物或重量百分比为40-65％的Y与重量百分比为35-40％的Sc的混合物。
优选地，所述防护涂层为质量比为1：1-2的TiB2、Si3N4的混合物。
优选地，所述防护涂层为质量比为1：1-4的ZrC、Si3N4的混合物。
优选地，所述防护涂层为质量比为1：0.5-1：0.5-2的ZrC、TiB2、Si3N4的混合物。
本发明的有益效果为：
本发明在耐磨球基体表面先通过等离子合成TiN渗镀层方法在耐磨球基体表面形成TiN渗镀层，再于TiN渗镀层表面通过物理气相沉积法沉积一层BN薄膜，可得到TiN/BN复合渗镀层，该复合渗镀层表面均匀，致密度高，可使耐磨球的耐磨性以及耐腐蚀性进一步增强。其中TiN渗镀层与耐磨球基体之间结合力好，TiN渗镀层与BN薄膜又结合十分紧密，而通过激光熔覆技术在BN薄膜外涂覆的防护涂层与BN薄膜具有很强的结合力，从而可使制得的涂层耐磨球各层间均具有优异的层间结合力，无剥落现象。而发明中的防护涂层外具有高硬度、高耐磨性以及高腐蚀性，对耐磨球具有优异的防护作用，可大大延长耐磨球的使用寿命。
本发明耐磨球基体各元素配置合理，具有优异的硬度，同时行冲击能力强，并具有良好的韧性，特别是加入的RE，通过合理搭配不同组分的稀土元素，使其细化晶粒效果好，并可有效改善碳化物的外貌形态，使其本身的综合性能得到进一步地提高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，BN薄膜外设有防护涂层。
上述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.5％、Si：1.2％、Mn：0.5％、Cr：13.6％、Mo：0.25％、Cu：0.12％、Zr：0.6％、B：0.04％、Ni：0.55％、Mg:0.02％、RE：0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中RE为重量百分比为50％的Y与重量百分比为50％的Sc的混合物。
上述防护涂层为质量比为1：1的TiB2、Si3N4的混合物。
实施例2：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，BN薄膜外设有防护涂层。
上述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.8％、Si：0.6％、Mn：0.6％、Cr：12.3％、Mo：0.4％、Cu：0.15％、Zr：0.8％、B：0.08％、Ni：0.5％、Mg:0.025％、RE：0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中RE为重量百分比为75％的Y与重量百分比为25％的Nd的混合物。
上述防护涂层为质量比为1：2的TiB2、Si3N4的混合物。
实施例3：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，BN薄膜外设有防护涂层。
上述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.3％、Si：1％、Mn：0.9％、Cr：14％、Mo：0.45％、Cu：0.12％、Zr：0.5％、B：0.05％、Ni：0.7％、Mg:0.01％、RE：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中RE为重量百分比为65％的Y与重量百分比为35％的Sc的混合物。
上述防护涂层为质量比为1：4的ZrC、Si3N4的混合物。
实施例4：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，BN薄膜外设有防护涂层。
上述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.4％、Si：1.1％、Mn：0.4％、Cr：14.8％、Mo：0.2％、Cu：0.05％、Zr：0.3％、B：0.02％、Ni：0.3％、Mg:0.03％、RE：0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中RE为重量百分比为60％的Y与重量百分比为40％的Nd的混合物。
上述所述防护涂层为质量比为1：1：1的ZrC、TiB2、Si3N4的混合物。
实施例5：
一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，包括耐磨球基体，耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，BN薄膜外设有防护涂层。
上述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.6％、Si：1％、Mn：0.6％、Cr：12.5％、Mo：0.35％、Cu：0.1％、Zr：0.48％、B：0.045％、Ni：0.5％、Mg:0.02％、RE：0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质。其中RE为重量百分比为70％的Y与重量百分比为30％的Nd的混合物。
上述防护涂层为质量比为1：0.5：2的ZrC、TiB2、Si3N4的混合物。
性能测试：
本发明制得的耐磨球基体硬度可达54HRC以上，抗拉强度大于810MPa，屈服强度大于520MPa，落球冲击疲劳寿命大于25000次，破碎率小于0.01％。设置TiN/BN复合渗镀层以及防护涂层后耐腐蚀提高了6.2倍以上。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：包括耐磨球基体，所述耐磨球基体表面具有TiN渗镀层，所述TiN渗镀层表面沉积有BN薄膜，所述BN薄膜外设有防护涂层，所述防护涂层为ZrC、TiB2、Si3N4中至少两种物质的混合物。
2.根据权利要求1所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.3-2.8％、Si：0.6-1.5％、Mn：0.4-0.9％、Cr：12.3-14.8％、Mo：0.2-0.45％、Cu：0.05-0.15％、Zr：0.3-0.8％、B：0.02-0.08％、Ni：0.3-0.7％、Mg:0.01-0.03％、RE：0.05-0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述耐磨球基体由以下重量百分比的元素组成：C：2.5％、Si：1.2％、Mn：0.5％、Cr：13.6％、Mo：0.25％、Cu：0.12％、Zr：0.6％、B：0.04％、Ni：0.55％、Mg:0.02％、RE：0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求2或3所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述RE为重量百分比为60-75％的Y与重量百分比为25-40％的Nd的混合物或重量百分比为40-65％的Y与重量百分比为35-40％的Sc的混合物。
5.根据权利要求1所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述防护涂层为质量比为1：1-2的TiB2、Si3N4的混合物。
6.根据权利要求1所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述防护涂层为质量比为1：1-4的ZrC、Si3N4的混合物。
7.根据权利要求1所述的球磨机用高硬度耐腐蚀涂层耐磨球，其特征在于：所述防护涂层为质量比为1：0.5-1：0.5-2的ZrC、TiB2、Si3N4的混合物。
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