CN109440101A - 一种用于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光熔覆材料技术领域，涉及一种用于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，由C、Cr、Co、Mo、V、Si、Mn、Ni、B、Fe组成，各组分质量百分比为C:0.3～5％，Cr:8～16％，Co:0.5～2.5％，Mo:1～4％，V:0.5～1.0％，Si:0.5～3.5％，Mn：0.5～1％，Ni:1.5～8％，B:0.5～4％，并加入氧化物陶瓷Al2O3质量分数为:3～5％和碳化物陶瓷SiC质量分数为:2～4％作耐磨陶瓷相，余量为Fe。本发明所述符合陶瓷粉末通过激光熔覆再制造技术，熔覆于锰钢材质表面，其与基体熔合性良好，熔覆表面不产生裂纹，硬度高达HRC55以上，具有良好的冲击韧性，耐磨损性能。

Description

一种用于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末
技术领域
本发明属于激光熔覆材料技术领域，尤其涉及一种用于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末。
背景技术
圆锥破碎机具有破碎比大、产量高、功耗小、产品粒度均匀和适于破碎硬矿石等优点，广泛应用于选矿、冶金、水泥、电力及化工等领域。然而，在对矿石进行破碎的过程中，圆锥破碎机定锥和动锥会受到矿石产生的巨大循环变应力、压应力和拉应力，极易对辊面造成磨损及损坏。在国内通常用中碳合金钢和高锰钢材料来生产圆锥破破碎机的定锥和动锥，然而，由于物料的物理性质和结构差异很大，硬度值较高，因此破碎机的使用寿命差异很大，最短的使用一周下线，最长的使用一个月下线。寿命问题给各个厂家带来了巨额的拆装费用和备件费用，严重影响了企业的生产效率和经济效益。国外也有一些厂家采用合金镶铸的方式生产，但这种方式成本高，铸造污染严重。
为了解决定锥和动锥辊面易磨损的问题，本发明提供一种激光熔覆用复合陶瓷粉末，利用本发明的激光熔覆用复合陶瓷粉末进行熔覆所获得的圆锥破定锥或动锥辊面，具有熔覆层与基体结合力强、抗冲击性好，不易产生裂纹；而且表面硬度高、使用寿命好等特性。
如中国专利申请号为：CN201810085353.4公布了一种用于马氏体不锈钢的激光熔覆粉末。为了解决采用包覆粉末对刀剪进行激光熔覆处理时，存在加工成本高和粉末种类受限的问题，本发明公开了一种用于马氏体不锈钢的激光熔覆粉末。该激光熔覆粉末为复合粉末，包括基础金属粉末和硬质颗粒粉末；其中，所述基础金属粉末的硬度≥35HRC，颗粒度为20～120μm；所述硬质颗粒粉末采用陶瓷颗粒粉末，粉末的流动性≤30sec/50g，颗粒度为3～60μm；所述硬质颗粒粉末所占质量百分比为20％～65％，所述基础金属粉末所占质量百分比为35％～80％。采用本发明的激光熔覆粉末对马氏体不锈钢刀剪进行激光熔覆处理，可以降低加工成本，但是无法适用与对本申请中对圆锥破碎机的定锥与动锥进行激光熔覆改造。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末。
所述复合陶瓷粉末，由C、Cr、Co、Mo、V、Si、Mn、Ni、B、Fe组成，各组分质量百分比为C:0.3～5％，Cr:8～16％，Co:0.5～2.5％，Mo:1～4％，V:0.5～1.0％，Si:0.5～3.5％，Mn：0.5～1％，Ni:1.5～8％，B:0.5～4％，并加入氧化物陶瓷Al2O3质量分数为:3～5％和碳化物陶瓷SiC质量分数为:2～4％作耐磨陶瓷相，余量为Fe。
进一步地，所述复合陶瓷粉末，所选用的各组分质量百分比:C:0.3％，Cr:12.5％，Co:1.6％，Mo:1.0％，V:0.6％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:1.8％，B:0.5％，同时包含陶瓷粉末Al2O3:3％，SiC:2％，余量为Fe。
进一步地，所述复合陶瓷粉末，所选用的各组分质量百分比：C:0.4％，Cr:14％，Co:1.8％，Mo:1.1％，V:0.8％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:2％，B:0.7％，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:3％，SiC:3％，余量为Fe。
进一步地，所述复合陶瓷粉末，所选用的各组分质量百分比：C:0.4％，Cr:16％，Co:2.3％，Mo:1.5％，V:1.0％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:1.5％，B:0.9，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:4％，SiC:4％，余量为Fe。
进一步的，Cr、C选择中碳铬铁或高碳铬铁，Mo选择钼铁或钼粉，Si选择45#硅铁或65#硅铁，B采用硼铁合金，V采用钒铁合金，Co、Mn、Ni采用单金属粉末。
进一步地，所述复合陶瓷粉末由C、Cr、Co、Mo、V、Si、Mn、Ni、B、Fe均匀混合并熔炼烧结，经过气雾化喷雾造粒而制成，粒径-80目～+320目。
进一步地，氧化物陶瓷粉Al2O3和碳化物陶瓷粉SiC为球形状，粒度为200～325目。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述符合陶瓷粉末通过激光熔覆再制造技术，熔覆于锰钢材质表面，其与基体熔合性良好，熔覆表面不产生裂纹，硬度高达HRC55以上，具有良好的冲击韧性，耐磨损性能。
2.本发明所述符合陶瓷粉末熔覆后的涂层在高锰钢未冲击硬化前的不耐磨阶段起到保护作用，并给了高锰钢母材表层足够的冲击硬化时间，进而使之层层硬化，耐磨损性能提高，延长了高锰钢的使用寿命。
具体实施方式
下面以具体实施例的方式说明本发明，但是本发明决不仅限于下列实施方式。
实施例1
所述复合陶瓷粉末，选用的粉末的质量百分比:C:0.3％，Cr:12.5％，Co:1.6％，Mo:1.0％，V:0.6％，Si:0.9％，Ni:1.8％，Mn:0.6％，B:0.5％，同时包含陶瓷粉末Al2O3:3％，SiC:2％，余量为Fe，通过V型混料机，经机械混合2小时，达到均匀混合状态。
采用所述复合陶瓷粉末，使用半导体激光器对圆锥破碎机定锥或动锥进行表面熔覆，激光功率为4KW，激光束采用12mm×2.5mm宽的矩形光斑，扫描速度为580mm/min，送粉率为70g/min，形成熔覆厚度3.5mm的激光硬化层，经检测表面无任何裂纹，硬度值为：HRC53，经过常温冲击试验，屈服强度：780MPa，抗拉强度：992MPa，延伸率：22％，经过磨粒磨损实验，其耐磨性是高锰钢的2.3倍。
实施例2
所述复合陶瓷粉末，选用的粉末的质量百分比：C:0.4％，Cr:14％，Co:1.8％，Mo:1.1％，V:0.8％，Si:0.9％，Ni:2％，Mn:0.6％，B:0.7％，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:3％，SiC:3％，余量为Fe，并通过V型混料机，经机械混合2小时，达到均匀混合状态。
采用所述复合陶瓷粉末，使用半导体激光器对圆锥破碎机定锥或动锥进行表面熔覆，激光功率为4KW，激光束采用12mm×2.5mm宽的矩形光斑，扫描速度为580mm/min，送粉率为70g/min，形成熔覆厚度3.5mm的激光硬化层，经检测表面无任何裂纹，硬度值为：HRC56。经过常温冲击试验，屈服强度：725MPa，抗拉强度：914MPa，延伸率：20％，经过磨粒磨损实验，其耐磨性是高锰钢的2.8倍。
实施例3
所述复合陶瓷粉末，选用的粉末的质量百分比：C:0.4％，Cr:16％，Co:2.3％，Mo:1.5％，V:1.0％，Si:0.9％，Ni:1.5％，Mn:0.6％，B:0.9，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:4％，SiC:4％，余量为Fe，并通过V型混料机，经机械混合2小时，达到均匀混合状。
采用所述复合陶瓷粉末，使用半导体激光器对圆锥破碎机定锥或动锥进行表面熔覆，激光功率为4KW，激光束采用12mm×2.5mm宽的矩形光斑，扫描速度为580mm/min，送粉率为70g/min，形成熔覆厚度3.5mm的激光硬化层，经检测表面无任何裂纹，硬度值为：HRC58。经过常温冲击试验，屈服强度：662MPa，抗拉强度：843MPa，延伸率：19％，经过磨粒磨损实验，其耐磨性是高锰钢的3.4倍。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (7)

1.一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，由C、Cr、Co、Mo、V、Si、Mn、Ni、B、Fe组成，各组分质量百分比为C:0.3～5％，Cr:8～16％，Co:0.5～2.5％，Mo:1～4％，V:0.5～1.0％，Si:0.5～3.5％，Mn：0.5～1％，Ni:1.5～8％，B:0.5～4％，并加入氧化物陶瓷Al2O3质量分数为:3～5％和碳化物陶瓷SiC质量分数为:2～4％作耐磨陶瓷相，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所选用的各组分质量百分比为:C:0.3％，Cr:12.5％，Co:1.6％，Mo:1.0％，V:0.6％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:1.8％，B:0.5％，同时包含陶瓷粉末Al2O3:3％，SiC:2％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所选用的各组分质量百分比为：C:0.4％，Cr:14％，Co:1.8％，Mo:1.1％，V:0.8％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:2％，B:0.7％，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:3％，SiC:3％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所选用的各组分质量百分比为：C:0.4％，Cr:16％，Co:2.3％，Mo:1.5％，V:1.0％，Si:0.9％，Mn:0.6％，Ni:1.5％，B:0.9，同时包含陶瓷粉末：Al2O3:4％，SiC:4％，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所述Cr、C选择中碳铬铁或高碳铬铁，Mo选择钼铁或钼粉，Si选择45#硅铁或65#硅铁，B采用硼铁合金，V采用钒铁合金，Co、Mn、Ni采用单金属粉末。
6.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所述所述复合陶瓷粉末由C、Cr、Co、Mo、V、Si、Mn、Ni、B、Fe均匀混合并熔炼烧结，经过气雾化喷雾造粒而制成，粒径-80目～+320目。
7.根据权利要求1所述的一种于激光熔覆高锰钢材质的复合陶瓷粉末，其特征在于，所述氧化物陶瓷粉Al2O3和碳化物陶瓷粉SiC为球形状，粒度为200～325目。
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