CN109576635A - 一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法的方法，属于耐火砖模具的加工技术领域，该耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法具体包括以下步骤：耐火砖模具的预处理；耐火砖模具的渗碳处理；耐火砖模具的硬度检测；耐火砖模具外表面的粗化处理；耐火砖模具内表面的净化处理；耐火砖模具加装工装；耐火砖模具的碳化钨涂层处理；耐火砖模具的成品检验。本发明对现有渗碳处理或者用两步法热喷涂进行处理的生产工艺的有效改进和提升，提高了耐火砖模具的耐用程度，克服了模具容易变形的缺点，增加了耐火砖模具的硬度，从而延长了耐火砖模具的使用寿命；经检测层的组织特征为，碳化物在钴基体内均匀分布，界面污染小于8％。

Description

一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法
技术领域
本发明属于耐火砖模具的加工技术领域，尤其涉及一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法。
背景技术
耐火材料一般分为两种，即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料也叫浇注料，是由多种骨料或集料和一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料，使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀，具有较强的流动性。定型耐火材料一般指耐火砖，其形状有标准规则，也可以根据需要筑切时临时加工。国内目前一般采用Q235钢板或20CrMnTi钢板制作耐火砖模具，经渗碳处理后使用。耐火砖是用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，尺寸精度要求较高，必须用模具生产才能保证其尺寸精度。
在耐火砖的压制过程中，模具承受压力和表面摩擦力，这里的压力并不是太大，所以，为了节约模具的成本，耐火砖模具常用Q235钢，就能满足心部的强度要求。但耐火砖的主要成分是金属化合物和粘结剂，模具在反复多次的工作过程中易产生磨损，磨损是模具失效的主要形式。
耐火砖简称火砖。用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料。淡黄色或带褐色。主要用于砌冶炼炉，能耐580℃—1，770℃的高温。具有一定形状和尺寸的耐火材料。按制备工艺方法来划分可分为烧成砖、不烧砖、电熔砖（熔铸砖）、耐火隔热砖；按形状和尺寸可分为标准型砖、普通砖、特异型砖等。可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。例如耐火粘土砖、高铝砖、硅砖、镁砖等。
为降低模具磨损，提高模具的使用寿命，目前人们多使用的方法是渗碳、渗硼等表面处理，这种处理方法能使模具表面的硬度达到HRC60左右。耐火砖模具要实现耐用一般都只是进行渗碳处理或者用两步法热喷涂进行处理。但这俩都有缺点：渗碳处理耐磨时间种方法不长。两步法热喷涂处理模具容易变形，造成模具报废。
中国专利公开号为CN101928910A，发明创造的名称为一种冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法，其包括超音速火焰喷涂设备和CO2激光器，本方法首先对工艺辊基体表面进行热喷涂前预处理，设定喷涂设备的工作参数，然后将WC金属陶瓷合金粉末材料喷涂于工艺辊基体表面，粉末材料中WC含量为73-88％，合金成分主要为NiCr或者Co，合金含量为12-27％，粉末粒度为10-65μm，所得涂层厚度200-500μm；最后设定CO2激光器的工作参数并对所得涂层进行激光处理，在处理过程中对涂层吹氩气进行保护。
但是，现有的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法存在着耐用程度较低，模具容易变形和硬度过低的问题。
因此，发明一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，以解决现有的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法存在着耐用程度较低，模具容易变形和硬度过低的问题。一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法具体包括以下步骤：
步骤一：耐火砖模具的预处理；
步骤二：耐火砖模具的渗碳处理；
步骤三：耐火砖模具的硬度检测；
步骤四：耐火砖模具外表面的粗化处理；
步骤五：耐火砖模具内表面的净化处理；
步骤六：耐火砖模具加装工装；
步骤七：耐火砖模具的碳化钨涂层处理；
步骤八：耐火砖模具的成品检验。
优选地，在步骤一中，所述的耐火砖模具的预处理，对耐火砖表面的灰尘和杂物进行清理操作，并进行分类放置；所述的耐火砖模具的预处理放置在风机下十分钟至十五分钟。
优选地，在步骤二中，所述的耐火砖模具的渗碳处理包括以下步骤：
S201：耐火砖模具的选取：将步骤一中清理完毕的模具进行选取。
S202：耐火砖模具的夹持固定：用夹具将耐火砖模具进行固定，下一道工序的进行。
S203：耐火砖模具的加热：将固定好的模具放入加热炉中进行升温加热，所述的加热温度设置在五百度至八百度之间。
S204：耐火砖模具的气体渗碳：将含碳气体加入加热炉内，对耐火砖模具进行渗透处理；所述的渗碳时间设置在十五分钟至二十五分钟；所述的含碳气体浓度设置在百分之十至百分之二十之间。
S205：耐火砖模具的冷却降温：将渗碳完毕的耐火砖模具放入冷却炉中，进行降温冷却；所述的冷却时间控制在三十分钟至四十分钟；所述的冷却至的温度在二十度至三十度。
优选地，在步骤三中，所述的耐火砖模具的硬度检测，用专业设备对耐火砖模具的渗碳情况进行检测，检测合格的用于下一道工序，不合格的重新渗碳处理。
优选地，在步骤三中，所述的耐火砖模具的渗碳硬度设置在HRC40至HRC60。
优选地，在步骤四中，对耐火砖模具的内表面进程粗化处理，增加与模具工装之间的摩擦力。
优选地，在步骤五中，对耐火砖模具的内表面进行打磨处理，并对灰尘进行清理。
优选地，在步骤六中，所述的耐火砖模具加装工装包括以下步骤：
S601：耐火砖模具的尺寸测量：用测量尺对耐火砖模具的长宽高尺寸进行测量，选用合适的工装进行安装。
S602：耐火砖模具工装的选取：根据耐火砖模具的尺寸的不同，及耐火砖模具的使用位置的不同，选用合适的工装。
S603：耐火砖模具和工装的固定：将耐火砖模具和工装经螺栓连接固定。
S604：模具牢固度检测：对耐火砖模具和工装的连接进行检测，防止滑脱现象的发生。
S605：耐火砖模具的分类放置：将安装完毕的耐火砖模具放置在分类放置夹上，并进行标记，方便使用时的取拿。
优选地，在步骤七中，所述的耐火砖模具的碳化钨涂层处理包括以下步骤：
S701:碳化钨涂层粉末平铺烘干：将碳化钨涂层粉末平铺烘干，所述的平铺厚度设置在10mm～30mm，；所述的烘干温度设置在为90～110℃；所述的烘干时间设置在六十分钟至一百二十分钟。
S702：耐火砖模具表面的清洗：用高压风机对耐火砖模具的外表面进行吹风清洁，并用机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。
S703：耐火砖模具的固定：将耐火砖模具固定在超音速火焰热喷架上，并使耐火砖模具和耐火砖模具之间的间距设置在三十厘米至四十厘米之间。
S704：超音速火焰热喷涂碳化钨涂层：所述的采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到耐火砖模具表面，所述的喷涂的工艺参数为：喷涂距离180～300mm，送粉速率55～65g/min，送粉气体压力2.5～3.5bar，获得耐磨涂层。
S705：清理耐火砖模具表面：将喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行清理；所述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co10～15％，C2.5～5％，Fe0.5％～2.5％；所述的耐磨涂层厚度设置在为0.20～0.35mm。
优选地，在步骤八中，所述的喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行检测，并分类放置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：由于本发明的一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法对现有渗碳处理或者用两步法热喷涂进行处理的生产工艺的有效改进和提升，提高了耐火砖模具的耐用程度，克服了模具容易变形的缺点，增加了耐火砖模具的硬度，从而延长了耐火砖模具的使用寿命；经检测层的组织特征为，碳化物在钴基体内均匀分布，界面污染小于8％，涂层中氧化物含量≤1.5％，孔隙率≤0.5％，未熔颗粒占30～45％；涂层的拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0.3显微硬度为850～1000。
附图说明
图1是耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法流程图。
图2是耐火砖模具的渗碳处理过程的流程图。
图3是耐火砖模具加装工装过程的流程图。
图4是耐火砖模具的碳化钨涂层处理过程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如附图1所示
S101：耐火砖模具的预处理；
S102：耐火砖模具的渗碳处理；
S103：耐火砖模具的硬度检测；
S104：耐火砖模具外表面的粗化处理；
S105：耐火砖模具内表面的净化处理；
S106：耐火砖模具加装工装；
S107：耐火砖模具的碳化钨涂层处理；
S108：耐火砖模具的成品检验。
上述实施例中，具体的，在S101中，所述的耐火砖模具的预处理，对耐火砖表面的灰尘和杂物进行清理操作，并进行分类放置；所述的耐火砖模具的预处理放置在风机下十分钟至十五分钟。
如附图2所示，上述实施例中，具体的，在S102中，所述的耐火砖模具的渗碳处理包括以下步骤：
S201：耐火砖模具的选取：将S101清理完毕的模具进行选取。
S202：耐火砖模具的夹持固定：用夹具将耐火砖模具进行固定，下一道工序的进行。
S203：耐火砖模具的加热：将固定好的模具放入加热炉中进行升温加热，所述的加热温度设置在五百度至八百度之间。
S204：耐火砖模具的气体渗碳：将含碳气体加入加热炉内，对耐火砖模具进行渗透处理；所述的渗碳时间设置在十五分钟至二十五分钟；所述的含碳气体浓度设置在百分之十至百分之二十之间。
S205：耐火砖模具的冷却降温：将渗碳完毕的耐火砖模具放入冷却炉中，进行降温冷却；所述的冷却时间控制在三十分钟至四十分钟；所述的冷却至的温度在二十度至三十度。
上述实施例中，具体的，在S103中，所述的耐火砖模具的硬度检测，用专业设备对耐火砖模具的渗碳情况进行检测，检测合格的用于下一道工序，不合格的重新渗碳处理。
上述实施例中，具体的，在S103中，所述的耐火砖模具的渗碳硬度设置在HRC40至HRC60。
上述实施例中，具体的，在S104中，对耐火砖模具的内表面进程粗化处理，增加与模具工装之间的摩擦力。
上述实施例中，具体的，在S105中，对耐火砖模具的内表面进行打磨处理，并对灰尘进行清理。
如附图3所示，上述实施例中，具体的，在S106中，所述的耐火砖模具加装工装包括以下步骤：
S601：耐火砖模具的尺寸测量：用测量尺对耐火砖模具的长宽高尺寸进行测量，选用合适的工装进行安装。
S602：耐火砖模具工装的选取：根据耐火砖模具的尺寸的不同，及耐火砖模具的使用位置的不同，选用合适的工装。
S603：耐火砖模具和工装的固定：将耐火砖模具和工装经螺栓连接固定。
S604：模具牢固度检测：对耐火砖模具和工装的连接进行检测，防止滑脱现象的发生。
S605：耐火砖模具的分类放置：将安装完毕的耐火砖模具放置在分类放置夹上，并进行标记，方便使用时的取拿。
如附图4所示，上述实施例中，具体的，在S107中，所述的耐火砖模具的碳化钨涂层处理包括以下步骤：
S701:碳化钨涂层粉末平铺烘干：将碳化钨涂层粉末平铺烘干，所述的平铺厚度设置在10mm～30mm，；所述的烘干温度设置在为90～110℃；所述的烘干时间设置在六十分钟至一百二十分钟。
S702：耐火砖模具表面的清洗：用高压风机对耐火砖模具的外表面进行吹风清洁，并用机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。
S703：耐火砖模具的固定：将耐火砖模具固定在超音速火焰热喷架上，并使耐火砖模具和耐火砖模具之间的间距设置在三十厘米至四十厘米之间。
S704：超音速火焰热喷涂碳化钨涂层：所述的采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到耐火砖模具表面，所述的喷涂的工艺参数为：喷涂距离180～300mm，送粉速率55～65g/min，送粉气体压力2.5～3.5bar，获得耐磨涂层。
S705：清理耐火砖模具表面：将喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行清理；所述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co10～15％，C2.5～5％，Fe0.5％～2.5％；所述的耐磨涂层厚度设置在为0.20～0.35mm。
上述实施例中，具体的，在S108中，所述的喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行检测，并分类放置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：由于本发明的一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法对现有渗碳处理或者用两步法热喷涂进行处理的生产工艺的有效改进和提升，提高了耐火砖模具的耐用程度，克服了模具容易变形的缺点，增加了耐火砖模具的硬度，从而延长了耐火砖模具的使用寿命；经检测层的组织特征为，碳化物在钴基体内均匀分布，界面污染小于8％，涂层中氧化物含量≤1.5％，孔隙率≤0.5％，未熔颗粒占30～45％；涂层的拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0.3显微硬度为850～1000。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，该耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法具体包括以下步骤：
步骤一：耐火砖模具的预处理；
步骤二：耐火砖模具的渗碳处理；
步骤三：耐火砖模具的硬度检测；
步骤四：耐火砖模具外表面的粗化处理；
步骤五：耐火砖模具内表面的净化处理；
步骤六：耐火砖模具加装工装；
步骤七：耐火砖模具的碳化钨涂层处理；
步骤八：耐火砖模具的成品检验。
2.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤一中，所述的耐火砖模具的预处理，对耐火砖表面的灰尘和杂物进行清理操作，并进行分类放置；所述的耐火砖模具的预处理放置在风机下十分钟至十五分钟。
3.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤二中，所述的耐火砖模具的渗碳处理包括以下步骤：
S201：耐火砖模具的选取：将步骤一中清理完毕的模具进行选取；
S202：耐火砖模具的夹持固定：用夹具将耐火砖模具进行固定，下一道工序的进行；
S203：耐火砖模具的加热：将固定好的模具放入加热炉中进行升温加热，所述的加热温度设置在五百度至八百度之间；
S204：耐火砖模具的气体渗碳：将含碳气体加入加热炉内，对耐火砖模具进行渗透处理；所述的渗碳时间设置在十五分钟至二十五分钟；所述的含碳气体浓度设置在百分之十至百分之二十之间；
S205：耐火砖模具的冷却降温：将渗碳完毕的耐火砖模具放入冷却炉中，进行降温冷却；所述的冷却时间控制在三十分钟至四十分钟；所述的冷却至的温度在二十度至三十度。
4.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤三中，所述的耐火砖模具的硬度检测，用专业设备对耐火砖模具的渗碳情况进行检测，检测合格的用于下一道工序，不合格的重新渗碳处理。
5.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤三中，所述的耐火砖模具的渗碳硬度设置在HRC40至HRC60。
6.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤四中，对耐火砖模具的内表面进程粗化处理，增加与模具工装之间的摩擦力。
7.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤五中，对耐火砖模具的内表面进行打磨处理，并对灰尘进行清理。
8.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤六中，所述的耐火砖模具加装工装包括以下步骤：
S601：耐火砖模具的尺寸测量：用测量尺对耐火砖模具的长宽高尺寸进行测量，选用合适的工装进行安装；
S602：耐火砖模具工装的选取：根据耐火砖模具的尺寸的不同，及耐火砖模具的使用位置的不同，选用合适的工装；
S603：耐火砖模具和工装的固定：将耐火砖模具和工装经螺栓连接固定；
S604：模具牢固度检测：对耐火砖模具和工装的连接进行检测，防止滑脱现象的发生；
S605：耐火砖模具的分类放置：将安装完毕的耐火砖模具放置在分类放置夹上，并进行标记，方便使用时的取拿。
9.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤七中，所述的耐火砖模具的碳化钨涂层处理包括以下步骤：
S701:碳化钨涂层粉末平铺烘干：将碳化钨涂层粉末平铺烘干，所述的平铺厚度设置在10mm～30mm，；所述的烘干温度设置在为90～110℃；所述的烘干时间设置在六十分钟至一百二十分钟；
S702：耐火砖模具表面的清洗：用高压风机对耐火砖模具的外表面进行吹风清洁，并用机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；所述的有机溶剂为乙醇或丙酮；
S703：耐火砖模具的固定：将耐火砖模具固定在超音速火焰热喷架上，并使耐火砖模具和耐火砖模具之间的间距设置在三十厘米至四十厘米之间；
S704：超音速火焰热喷涂碳化钨涂层：所述的采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到耐火砖模具表面，所述的喷涂的工艺参数为：喷涂距离180～300mm，送粉速率55～65g/min，送粉气体压力2.5～3.5bar，获得耐磨涂层；
S705：清理耐火砖模具表面：将喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行清理；所述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co10～15％，C2.5～5％，Fe0.5％～2.5％；所述的耐磨涂层厚度设置在为0.20～0.35mm。
10.如权利要求1所述的耐火砖模具的耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，在步骤八中，所述的喷涂碳化钨涂层的耐火砖模具进行检测，并分类放置。
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