CN110195205A - 一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，首先将计量后的镍基自熔性粉末、硬质合金颗粒粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀；用喷枪将其均匀喷涂或刷涂到金属材料表面，形成均匀涂层；干燥后用加热炉、感应线圈、氧乙炔火焰、等离子火焰等对其进行加热，使粉末熔化，在金属材料表面形成镍基复合硬质合金涂层。本方法制备的复合涂层，涂层与基体之间为冶金结合，结合力高，不易脱落；同时工艺简单，生产效率高，有利于大规模工业化生产；复合涂层具备良好的耐磨、耐蚀性，可以部分替代现有的电镀、化学镀等工艺。
Description
技术领域
本发明是一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，属于金属材料表面处理工程领域。
背景技术
电镀、化学镀是金属材料表面常用的处理方法，在金属材料表面附着一层金属膜从而起到防止金属腐蚀，提高耐磨性、导电性等作用，电镀、化学镀是有毒有害的作业工种之一，生产要使用大量的酸、碱、重金属和易燃、易爆及危险化学品等原料，并产生危害人体健康和污染环境的废水、废气、废渣，此外，常用热喷涂技术代替电镀、化学镀技术，但是热喷涂技术存在许多缺点，例如，热喷涂涂层的孔隙率较高、均匀性较差，与基体的结合强度较低，易剥落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属表面制备复合涂层的方法，采用本发明的方法，能够部分替代电镀、化学镀技术，不产生废水、废气，可根据实际工况的要求，调整涂层的配方达到不同的性能要求，同时提高涂层的结合强度和使用寿命。
为实现上述目的，一种金属表面制备镍基复合涂层的方法包括以下步骤：
（1）将计量后的镍基自熔性粉末、硬质合金颗粒粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀。
所述上述组分的组分为（镍基自熔性粉末+硬质合金颗粒粉末）、（助焊剂+粘结剂）之间的重量比为70：30，硬质合金颗粒粉末和镍基自熔型粉末的重量比在0-0.5之间，镍基自熔性粉末在120-320目之间，硬质合金颗粒粉末在100-200之间，硬质合金粉末包括碳化钨、碳化钛及硼化物组成。
助焊剂包括丁二酸、硼酸、氟化钙，其重量比为1:1:1；
粘结剂包括水玻璃、增稠剂（1-10%）、消泡剂（0.1-0.5%）和活化剂（0.2-1%）；
助焊剂与粘结剂的重量比为0.1:1-0.3:1。
（2）用喷枪将上述悬浊液均匀附着到金属材料表面，然后干燥形成均匀的硬质涂层；
进一步的，所述附着方式为喷涂或刷涂；
进一步的，所述涂层涂刷厚度为0.05mm-1mm；
进一步的，干燥方法为自燃、加热干燥；
进一步的，所述加热干燥方法包括但不限于加热炉加热、氧乙炔火焰加热、等离子弧加热、感应加热；
进一步的，采用20%的氯化铵溶液对悬浊液进行硬化；
（3）用加热炉加热、感应线圈、氧乙炔火焰、等离子火焰等对其进行加热，使粉末熔化，在金属材料表面形成镍基复合硬质合金涂层。
有益效果：
1、本方法制备的复合涂层，涂层与基体之间为冶金结合，结合力高，不易脱落；
2、工艺简单，生产效率高，有利于大规模工业化生产；
3、复合涂层具备良好的耐磨、耐蚀性，可以部分替代现有的电镀、化学镀等工艺；
4、涂层与基体之间为冶金结合，结合强度高，性能优异；
5、配方调配使用灵活，能够适配不同的基材。
具体实施方式
实施例1 瓦楞辊表面修复
基体材料：合金钢，48CrMoA。
涂层配方：镍基自熔性合金:硬质合金粉末=1:1，（镍基自熔性合金+硬质合金粉末）:（助焊剂+粘结剂）=70:30。助焊剂:粘结剂=0.1:1；助焊剂包括丁二酸、硼酸、氟化钙，其重量比为1:1:1；粘结剂包括水玻璃、增稠剂（5%）、消泡剂（0.1%）和活化剂（0.2%），硬质合金粉末为碳化钨；
加热方式：感应加热。
加热温度：1000℃。
涂层厚度：加热后磨削加工，0.2mm。
（1）将计量后的镍基自熔性粉末、硬质合金颗粒粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀。
（2）用毛刷刷涂到瓦楞辊表面，自然干燥形成均匀、坚硬的涂层；
（3）将涂覆后的瓦楞辊置于普通车床上，感应线圈套与瓦楞辊端部；
（4）开动车床，瓦楞辊随机床缓慢转动，转速调制40-100转/分钟；
（5）感应线圈从一端向另一端缓慢移动，移动速度为10-20mm/s；
（3）用感应线圈对其进行加热，使粉末熔化，在瓦楞辊金属材料表面形成镍基复合硬质合金涂层。
复合涂层的厚度为0.3mm，磨削后为0.2mm。此工艺即可作为生产工艺也可作为瓦楞辊的修复工艺。
实施例2 液压支架的活柱表面处理
基体材料：合金钢，27SiMn。
涂层配方：镍基自熔性粉末：（助焊剂+粘结剂）=65:35。助焊剂:粘结剂=0.2:1；助焊剂包括丁二酸、硼酸、氟化钙，其重量比为1:1:1；粘结剂包括水玻璃、增稠剂（8%）、消泡剂（0.2%）和活化剂（0.5%）；
加热方式：感应加热。
加热温度：1000℃。
涂层厚度：加热后磨削加工，0.1mm。
（1）将计量后的镍基自熔性粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀；
（2）用喷枪喷涂到活柱表面，立即采用20%氯化铵溶液喷涂硬化，形成均匀、坚硬的涂层；
（3）用感应线圈对其进行加热，使粉末熔化，在活柱金属材料表面形成镍基合金涂层。
复合涂层的厚度为0.2mm，磨削后为0.1mm。此方法亦可作为活柱表面的修复。
实施例3 法兰盘
基体材料：15CrMo钢。
涂层配方：镍基自熔性合金:（助焊剂+粘结剂）=75:25。助焊剂:粘结剂=0.3:1；助焊剂包括丁二酸、硼酸、氟化钙，其重量比为1:1:1；粘结剂包括水玻璃、增稠剂（2%）、消泡剂（0.1%）和活化剂（0.3%）；
加热方式：加热炉中加热。
加热温度：980℃。
涂层厚度：加热后磨削加工，0.3mm。
（1）将计量后的镍基自熔性粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀；
（2）用毛刷刷涂到法兰盘需耐磨耐蚀的表面，自然干燥形成均匀、坚硬的涂层；
（3）将法兰盘放入加热炉中，980℃，保温1小时，使粉末熔化，在法兰盘金属材料表面形成镍基合金涂层。
涂层的厚度为0.4mm，磨削后为0.3mm。
上述实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：镍基自熔性粉末、硬质合金颗粒粉末、助焊剂、粘结剂按一定比例混合均匀；用喷枪将其均匀喷涂到金属材料表面，形成均匀涂层；然后进行加热，使粉末熔化，在金属材料表面形成镍基复合硬质合金涂层。
2.根据权利要求1所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：镍基自熔性粉末和硬质合金颗粒粉末组分以及助焊剂和粘结剂组分之间的重量比为70：30，硬质合金颗粒粉末和镍基自熔型粉末的重量比在0-0.5之间，镍基自熔性粉末在120-320目之间，硬质合金颗粒粉末在100-200之间，硬质合金粉末包括碳化钨、碳化钛及硼化物组成。
3.根据权利要求1所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：助焊剂包括丁二酸、硼酸、氟化钙，其重量比为1:1:1；粘结剂包括水玻璃、增稠剂1-10%、消泡剂和活化剂0.2-1%；助焊剂与粘结剂的重量比为0.1-0.3。
4.根据权利要求1所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：所述的加热方法包括加热炉中加热、氧乙炔火焰加热、等离子弧加热、感应加热等方法。
5.根据权利要求1和2所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：复合涂层的厚度为0.05mm-1mm，镍基自熔性粉末的成分为：17-41%Cr、4.5-3%B、4.5-3%Si、1.0-0.6%C、其余为Ni。
6.根据权利要求4所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：复合涂层熔覆温度950-1050℃。
7.根据权利要求1所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：所述加热方法采用加热炉、感应线圈、氧乙炔火焰或等离子火焰。
8.根据权利要求1所述的一种材料表面防腐耐磨合金涂层的制备方法，其特征在于：所述喷枪喷涂可采用涂刷方式替换。
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