CN108194113A - 一种矿用液压支柱及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿用液压支柱及其制造方法，该矿用液压支柱包括一个钢基的支柱本体，所述钢基支柱本体上涂覆有一层厚度为0.1～0.5mm的金属基碳化钨合金涂层，金属基碳化钨合金与钢基支柱本体结合强度大于100Mpa。其制造方法为：将中碳合金钢加工成矿用液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的方法在矿用液压支柱毛坯的表面均匀喷涂金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品矿用液压支柱。本发明实现由两种材料制造一个机械零件的设计思想，调质热处理的钢基芯材具备优良的综合机械性能，金属基碳化钨表层具备特别优良的耐磨损、抗腐蚀性能，这是任何一种单一材料所无法实现的特性。
Description
技术领域
本发明属于高性能基础零部件先进制造技术及应用领域，具体涉及超音速火焰喷涂表面制造技术，主要用于矿用液压支柱的表面制造等。
背景技术
矿用液压支柱是煤矿等支护装设备的关键部件，传统的矿用液压支柱采用中碳合金钢调质热处理后、电镀锌、电镀铬涂层等方法制造，它在煤矿中长期暴露在煤块碰撞、潮湿、阴暗、煤尘腐蚀等腐蚀环境下，往往不到使用检修周期就出现表面腐蚀导致保压不足而需要维修。采用奥氏体不锈钢薄钢板包覆支柱外表面后激光熔敷制造液压支柱，但仍然存在柱体表面腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用液压支柱及其制备方法，以获得一种高耐磨损、高耐腐蚀性能的矿用液压支柱。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种矿用液压支柱，包括一个钢基的液压支柱本体，所述钢基支柱本体上涂覆有一层金属基碳化钨合金涂层。
所述金属基碳化钨合金涂层的厚度为0.1～0.5mm。
所述金属基碳化钨合金涂层与液压支柱本体的结合强度大于100Mpa。
所述金属基碳化钨合金涂层的材质为NiMoCrFeCo-WC合金，其中碳化钨的质量含量在75～90％。
按照质量百分比，所述NiCrFeMoCo-WC合金的组成为：4.5～6.0％的C、0.1～5.5％的Cr、0.1～2.5％的Fe、0.1～4.5％的Mo、0.1～22.0％的Co、0.01～0.1％的Si、0.01～0.05％的Al、70.0～82.0％的W、0.01～0.1％的V。
所述液压支柱本体的材质为中碳合金钢，如27SiMn合金、38CrMoAl合金或42CrMo合金。
一种矿用液压支柱的制造方法，将中碳合金钢经过车削、加工成矿用液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的方法在矿用液压支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品矿用液压支柱。
所述的超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的部位为液压支柱的液压工作面的整个外表面。
本发明的有益效果是：本发明的矿用液压支柱采用钢基芯材料+超音速火焰喷涂金属基碳化钨涂层的制造工艺方法，实现由两种材料制造一个机械零件的设计思想，钢基芯材经调质热处理后具备优良的综合机械性能，金属基碳化钨表层具备特别优良的耐磨损、抗腐蚀性能，这是任何一种单一材料所无法实现的特性。
附图说明
图1为本发明的矿用液压支柱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种矿用液压支柱，包括一个钢基的液压支柱本体2，液压支柱本体2上涂覆有一层厚度为0.1～0.5mm的金属基碳化钨合金涂层1，金属基碳化钨合金涂层1与液压支柱本体2结合强度大于100Mpa。
上述矿用液压支柱的制备方法为：将中碳合金钢经过车削、铣削加工成液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂技术在支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品螺杆。
超音速火焰喷涂所用的金属基碳化钨合金为NiMoCrFeCo-WC合金粉末，其中碳化钨的质量含量在80～90％。
按照质量百分比，NiCrFeMoCo-WC合金的组成为：4.5～6.0％的C、0.1～5.5％的Cr、0.1～2.5％的Fe、0.1～4.5％的Mo、0.1～22.0％的Co、0.01～0.1％的Si、0.01～0.05％的Al、70.0～82.0％的W、0.0～0.1％的V。
矿用液压支柱毛坯的材质为27SiMn合金、38CrMoAl合金或42CrMo合金等中碳合金钢。
按照质量百分比，所述27SiMn合金的组成为：0.24～0.32％的C、1.10～1.40％的Si、1.10～1.40％的Mn、≤0.30％的Cr、≤0.15％的Mo、≤0.30％的Cu、≤0.30％的Ni和余量的Fe；
按照质量百分比，所述38CrMoAl合金的组成为：其合金成分为0.35～0.42％的C、0.20～0.45％的Si、0.30～0.60％的Mn、1.35～1.65％的Cr、0.70～1.10％的Al、0.15～0.25％的Mo、≤0.30％的Cu、≤0.30％的Ni和余量的Fe。
按照质量百分比，所述42CrMo l合金的组成为：0.38～0.45％的C、0.17～0.37％的Si、0.50～0.80％的Mn、0.90～1.20％的Cr、0.15～0.25％的Mo和余量的Fe。
超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的部位为矿用液压支柱的密封工作面部位的外表面。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
按照将钢基芯材料加工成液压支柱毛坯，然后在液压支柱毛坯上通过超音速火焰喷涂金属基碳化钨涂层的方法制造矿用液压支柱。
将27SiMn中碳合金钢经过车削、铣削加工成液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂技术在支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品螺杆。
超音速火焰喷涂所用的金属基碳化钨合金为NiMoCrFeCo-WC合金粉末，其中碳化钨的质量含量在86％。按照质量百分比，NiMoCrFeCo-WC合金粉末的质量组成为：6.0％的C、0.1％的Cr、2.5％的Fe、2.0％的Mo、9.15％的Co、0.1％的Si、0.05％的Al、80.0％的W、0.1％的V组成。
超音速喷涂燃料为航空煤油，助燃气为氧气，喷涂工艺参数为：燃料压力0.80～1.50MPa，流量21L/h，氧气压力1.70MPa，流量45m3/h，送粉流量10.50kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离350mm。
实施例2
按照将钢基芯材料加工成液压支柱毛坯，然后在液压支柱毛坯上通过超音速火焰喷涂金属基碳化钨涂层的方法制造矿用液压支柱。
将38CrMoAl中碳合金钢经过车削、铣削加工成液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂技术在支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品螺杆。
超音速火焰喷涂所用的金属基碳化钨合金为NiMoCrFeCo-WC合金粉末，其中碳化钨的质量含量在86.5％。按照质量百分比，NiMoCrFeCo-WC合金粉末的粘结相质量组成为：4.5％的C、5.5％的Cr、1.0％的Fe、0.1％的Mo、6.8％的Co、0.04％的Si、0.03％的Al、82％的W、0.003％的V组成。
超音速喷涂燃料为航空煤油，助燃气为氧气，喷涂工艺参数为：燃料压力1.45MPa，流量20L/h，氧气压力1.60MPa，流量40m3/h，送粉流量10.00kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离300mm。热压烧结为热等静压烧结镍基碳化钨合金层，在超音速喷涂层外设计相应包套，抽去包套内空气，热等静压烧结温度1150±50℃，环境气体为氩气，其压力150Mpa。
实施例3
按照将钢基芯材料加工成液压支柱毛坯，然后在液压支柱毛坯上通过超音速火焰喷涂金属基碳化钨涂层的方法制造矿用液压支柱。
将42CrMo中碳合金钢经过车削、铣削加工成液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂技术在支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品螺杆。
超音速火焰喷涂所用的金属基碳化钨合金为NiMoCrFeCo-WC合金粉末，其中碳化钨的质量含量在75％。按照质量百分比，NiMoCrFeCo-WC合金质量组成为：5.0％的C、0.17％的Cr、0.1％的Fe、2.7％的Mo、22％的Co、0.01％的Si、0.01％的Al、70％的W、0.01％的V。
超音速喷涂燃料为航空煤油，助燃气为氧气，喷涂工艺参数为：燃料压力1.85MPa，流量25L/h，氧气压力1.75MPa，流量42m3/h，送粉流量11.00kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离330mm。
实施例4
按照将钢基芯材料加工成液压支柱毛坯，然后在液压支柱毛坯上通过超音速火焰喷涂金属基碳化钨涂层的方法制造矿用液压支柱。
将42CrMo中碳合金钢经过车削、铣削加工成液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂技术在支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品螺杆。
超音速火焰喷涂所用的金属基碳化钨合金为NiMoCrFeCo-WC合金粉末，其中碳化钨的质量含量在87.8％。按照质量百分比，NiMoCrFeCo-WC合金质量组成为：6.0％的C、5.3％的Cr、2.2％的Fe、4.5％的Mo、0.1％的Co、0.05％的Si、0.05％的Al、81.7％的W、0.1％的V。
超音速喷涂燃料为航空煤油，助燃气为氧气，喷涂工艺参数为：燃料压力1.85MPa，流量25L/h，氧气压力1.75MPa，流量42m3/h，送粉流量11.00kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离330mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种矿用液压支柱，其特征在于：包括一个钢基的液压支柱本体，所述钢基支柱本体上涂覆有一层金属基碳化钨合金涂层。
2.根据权利要求1所述的矿用液压支柱，其特征在于：所述金属基碳化钨合金涂层的厚度为0.1～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的矿用液压支柱，其特征在于：所述金属基碳化钨合金涂层与液压支柱本体的结合强度大于100Mpa。
4.根据权利要求1-3任一所述的矿用液压支柱，其特征在于：所述金属基碳化钨合金涂层的材质为NiMoCrFeCo-WC合金，其中碳化钨(WC)的质量含量在75～90％。
5.根据权利要求4所述的矿用液压支柱，其特征在于：按照质量百分比，所述NiCrFeMoCo-WC合金的组成为：4.5～6.0％的C、0.1～5.5％的Cr、0.1～2.5％的Fe、0.1～4.5％的Mo、0.1～22.0％的Co、0.01～0.1％的Si、0.01～0.05％的Al、70.0～82.0％的W、0.01～0.1％的V。
6.根据权利要求1或3所述的矿用液压支柱，其特征在于：所述液压支柱本体的材质为中碳合金钢。
7.根据权利要求6所述的矿用液压支柱，其特征在于：所述中碳合金钢为27SiMn合金、38CrMoAl合金或42CrMo合金。
8.一种权利要求1所述的矿用液压支柱的制造方法，其特征在于：将中碳合金钢经过车削、加工成矿用液压支柱毛坯，调质热处理后，采用超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的方法在矿用液压支柱毛坯的表面均匀喷涂0.1～0.5mm厚的金属基碳化钨合金涂层，经磨削和抛光加工为成品矿用液压支柱。
9.根据权利要求8所述的矿用液压支柱的制造方法，其特征在于：所述的超音速火焰喷涂或等离子超音速喷涂的部位为液压支柱的液压工作面的整个外表面。
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- 2017-12-12 CN CN201711320985.6A patent/CN108194113A/zh active Pending
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