CN110079799A - 一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，该涂层为镍基合金‑碳化钨复合涂层，其中碳化钨含量在涂层中的分布由外到内呈梯度降低。该梯度涂层是采用高频感应熔覆技术在轴类工件表面自生成的，具体的制备方法为：首先将镍基合金‑碳化钨涂层膏剂涂覆在轴类工件表面并烘干；然后对已烘干的轴类工件表面进行感应熔覆，期间轴类工件在卧式旋转工作台上以一定的速度转动。在涂层熔覆过程中，依靠轴类工件转动产生的离心力，使得熔融态涂层中的硬质碳化钨颗粒逐渐趋向于在涂层表层富集，从而在涂层中呈现出由外到内碳化钨含量逐渐降低的组织结构。该方法具有工艺简单、成本低廉等优点，尤其适用于工程机械大型轴类工件表面耐磨层的制备。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械设备领域，尤其是涉及一种提高轴类工件表面耐磨性能的方法。
背景技术
轴类工件是工程机械中不可缺少的重要零件之一，起到支承、输送、导向等关键作用。磨损是轴类工件失效的主要形式。有运动就有磨损，轴类工件在运转的过程中，由于和轴套、轴承、轴瓦或其它工件相互接触，表面产生相对滑动或滚动，彼此产生摩擦而造成磨损。当有外来的硬质颗粒侵入到与轴相互接触的表面之间时，也会同时引起轴的磨粒磨损。在大多数情况下，轴类工件的磨损是一个缓慢的过程。但它减小了轴的尺寸，最终使其丧失所规定的尺寸、几何形状及精度等而失效。
对轴类工件表面进行改性或涂覆耐磨涂层是目前提高轴类工件使用寿命最有效、最常用的方法。一般的轴类工件表面改性有渗碳渗氮，感应淬火，激光淬火等。表面涂覆耐磨涂层的方法则有镀硬铬，等离子喷涂，超音速火焰喷涂，堆焊，等离子熔覆，激光熔覆及感应熔覆等。其中，感应熔覆具有明显的优点，如工艺简单，成本低，加热速度快，生成效率高，涂层与基体结合强度高，便于机械化和自动化等。镍基合金-碳化钨涂层是一种常见的耐磨涂层材料，涂层的硬度和耐磨性能随着涂层中碳化钨含量的增加而提高，但涂层中高的碳化钨含量又使得涂层容易开裂且与基体的界面结合强度降低。
发明内容
本发明提供一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，用以解决现有技术存在的不足。
本发明按以下技术方案实现：
一种轴类工件表面梯度耐磨涂层及其制备方法，即采用感应熔覆技术在工件表面制备镍基合金-碳化钨梯度复合涂层，其中碳化钨含量在涂层中的分布由外到内呈梯度降低。具体实施步骤如下：
a、将轴类工件表面进行清理，对预制备耐磨涂层的位置进行除油、喷砂处理；
b、在预制备耐磨涂层的轴类工件表面预置预定厚度的镍基合金-碳化钨熔覆层，该熔覆层由镍基自熔性合金粉末、碳化钨粉末及粘结剂组成，并根据熔覆层的性能要求，匹配镍基合金粉末及碳化钨粉末的含量；将预置熔覆层的工件放置在90-120℃下干燥2~8 h备用；
c、将已干燥好的预置熔覆层的工件置入感应线圈内，然后将其装入卧式旋转工作台；
d、选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，熔覆过程中工件在工作台上以预设速度转动。
进一步，所述b步骤中的镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉体的重量百分比为95:5~50:50。
进一步，所述b步骤中，所选用的粘结剂优选为硝基清漆+工业香蕉水。
进一步，所述b步骤中，预置熔覆层的厚度为0.5~2.0mm。
进一步，所述c步骤中的感应线圈与工件预置熔覆层之间的间隙为1.5~5.0 mm。
进一步，所述d步骤中的梯度式加热方式为：先在200~400A的电流下预热10~30S，然后再在800~1200A的电流下加热60~120S。
进一步，所述d步骤中的熔覆过程中工件在工作台上的转速为：每分钟50~400转。
本发明有益效果：
本发明公开的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层及其制备方法，即采用感应熔覆技术在轴类工件表面制备镍基合金-碳化钨梯度复合涂层。在涂层感应熔覆过程中，依靠轴类工件转动产生的离心力，使得熔融态涂层中的硬质碳化钨颗粒逐渐趋向于在涂层表层富集，从而在涂层中呈现出由外到内碳化钨含量逐渐降低的组织结构。该梯度涂层外层高的碳化钨含量保障了其高的耐磨性，而内层低的碳化钨含量则保证了其与基体间良好的界面结合能力。该方法具有工艺简单、成本低廉等优点，尤其适用于工程机械大型轴类工件表面耐磨层的制备。
附图说明
图1 本发明公开的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层示意图。
图2 本发明公开的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层制备方法示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明公开了一种轴类工件表面梯度耐磨涂层及其制备方法，即采用感应熔覆技术在工件表面制备镍基合金-碳化钨梯度复合涂层，其中碳化钨含量在涂层中的分布由外到内呈梯度降低。具体实施步骤如下：
a. 将轴类工件表面进行清理，对预制备耐磨涂层的位置进行除油、喷砂处理；
b. 在预制备耐磨涂层的轴类工件表面预置一定厚度的镍基合金-碳化钨熔覆层，该熔覆层由镍基自熔性合金粉末、碳化钨粉末及粘结剂组成，并可根据熔覆层的性能要求，匹配镍基合金粉末及碳化钨粉末的含量；将预置熔覆层的工件放置在90-120℃下干燥2~8h备用；
c. 将已干燥好的预置熔覆层的轴类工件置入感应线圈内，然后将其装入卧式旋转工作台；
d. 选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，熔覆过程中工件在工作台上以一定速度转动。
进一步，所述b步骤中的镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉体的重量百分比为95:5~50:50，所选用的粘结剂为硝基清漆+工业香蕉水，预置熔覆层的厚度为0.5~2.0mm。
进一步，所述c步骤中的感应线圈与工件预置熔覆层之间的间隙为1.5~5.0 mm。
进一步，所述d步骤中的梯度式加热方式为：先在200~400A的电流下预热10~30S，然后再在800~1200A的电流下加热60~120S。熔覆过程中工件在工作台上的转速为：每分钟50~400转。
以下结合实施例作具体说明。
实施例1 ：
如图2所示，先对预制备耐磨层的轴类工件1进行除油、喷砂处理；
在轴类工件1表面预置1.5 mm厚的涂覆层2，该涂覆层是由镍基自熔性合金粉末（Ni60A，粒径50~80微米）、碳化钨粉末（WC，粒径10~30微米）及粘结剂硝基清漆+工业香蕉水调和成膏剂涂覆而成，其中镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉末的重量百分比为90:10；
将预置熔覆层的工件放置在120℃下干燥4 h备用；
将已干燥好的预置熔覆层的轴类工件1置入感应线圈3内，感应线圈3与工件预置熔覆层2之间的间隙为3.0 mm，然后将其装入卧式旋转工作台4；
选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，先在400 A的电流下预热10 S，然后再在800A的电流下加热120 S；熔覆过程中轴类工件1在工作台上的转速为每分钟400转。
实施例2 ：
如图2所示，先对预制备耐磨层的轴类工件1进行除油、喷砂处理；
在轴类工件1表面预置1.5 mm厚的涂覆层2，该涂覆层是由镍基自熔性合金粉末（Ni60A，粒径50~80微米）、碳化钨粉末（WC，粒径10~30微米）及粘结剂硝基清漆+工业香蕉水调和成膏剂涂覆而成，其中镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉末的重量百分比为75:25；
将预置熔覆层的工件放置在120℃下干燥4 h备用；
将已干燥好的预置熔覆层的轴类工件1置入感应线圈3内，感应线圈3与工件预置熔覆层2之间的间隙为3.0 mm，然后将其装入卧式旋转工作台4；
选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，先在300 A的电流下预热10 S，然后再在1000 A的电流下加热120 S；熔覆过程中轴类工件1在工作台上的转速为每分钟300转。
实施例3 ：
如图2所示，先对预制备耐磨层的轴类工件1进行除油、喷砂处理；
在轴类工件1表面预置1.5 mm厚的涂覆层2，该涂覆层是由镍基自熔性合金粉末（Ni60A，粒径50~80微米）、碳化钨粉末（WC，粒径10~30微米）及粘结剂硝基清漆+工业香蕉水调和成膏剂涂覆而成，其中镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉末的重量百分比为50:50；
将预置熔覆层的工件放置在120℃下干燥4 h备用；
将已干燥好的预置熔覆层的轴类工件1置入感应线圈3内，感应线圈3与工件预置熔覆层2之间的间隙为3.0 mm，然后将其装入卧式旋转工作台4；
选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，先在200 A的电流下预热30 S，然后再在1200 A的电流下加热120 S；熔覆过程中轴类工件1在工作台上的转速为每分钟200转。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：采用感应熔覆技术在工件表面制备镍基合金-碳化钨复合涂层，其中碳化钨含量在涂层中的分布由外到内呈梯度降低。
2.根据权利要求1所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
a、将轴类工件表面进行清理，对预制备耐磨涂层的位置进行除油、喷砂处理；
b、在预制备耐磨涂层的轴类工件表面预置预定厚度的镍基合金-碳化钨熔覆层，该熔覆层由镍基自熔性合金粉末、碳化钨粉末及粘结剂组成，并根据熔覆层的性能要求，匹配镍基合金粉末及碳化钨粉末的含量；将预置熔覆层的工件放置在90-120℃下干燥2~8 h备用；
c、将已干燥好的预置熔覆层的工件置入感应线圈内，然后将其装入卧式旋转工作台；
d、选用高频感应电源，采用梯度式加热方式，熔覆过程中工件在工作台上以预设速度转动。
3.根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述b步骤中的镍基自熔性合金粉末与碳化钨粉体的重量百分比为95:5~50:50。
4.根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述b步骤中，所选用的粘结剂优选为硝基清漆+工业香蕉水。
5.根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述b步骤中，预置熔覆层的厚度为0.5~2.0mm。
6. 根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述c步骤中的感应线圈与工件预置熔覆层之间的间隙为1.5~5.0 mm。
7.根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述d步骤中的梯度式加热方式为：先在200~400A的电流下预热10~30S，然后再在800~1200A的电流下加热60~120S。
8.根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述d步骤中的熔覆过程中工件在工作台上的转速为：每分钟50~400转。
9. 根据权利要求2所述的一种轴类工件表面梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于：选用高频感应电源，电流频率范围为50~300 KHZ。
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