CN112575324A - 复合钢板、制备方法及应用 - Google Patents
复合钢板、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112575324A CN112575324A CN202011380274.XA CN202011380274A CN112575324A CN 112575324 A CN112575324 A CN 112575324A CN 202011380274 A CN202011380274 A CN 202011380274A CN 112575324 A CN112575324 A CN 112575324A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel plate
- wear
- composite steel
- percent
- resistant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 109
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000012378 ammonium molybdate tetrahydrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- FIXLYHHVMHXSCP-UHFFFAOYSA-H azane;dihydroxy(dioxo)molybdenum;trioxomolybdenum;tetrahydrate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O.O[Mo](O)(=O)=O FIXLYHHVMHXSCP-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 20
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 5
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- QTTMOCOWZLSYSV-QWAPEVOJSA-M equilin sodium sulfate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4C3=CCC2=C1 QTTMOCOWZLSYSV-QWAPEVOJSA-M 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
- C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
- E21D9/087—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明提供了一种复合钢板、制备方法及应用，包括低合金高强度钢板和自润滑耐磨涂层，自润滑耐磨涂层包括以下重量百分比的组分：Cr:15‑18%、Ni:56‑58%、B:2.3‑3.5%、Si:3.1‑4.0%、Cu:0.1‑0.3%、C:0.75‑0.9%、Fe余量。本发明在球磨后的粉末中加入纤维素黏结剂并使其充分的混合均匀，解决了TBM在掘进过程中受到冲击易脱落的问题；将溶敷好的耐磨复合钢板放入四水合钼酸铵和硫脲的去离子水溶液中，通过水热反应在溶敷层内部形成了MoS2，减小了耐磨复合钢板在使用过程中的摩擦力，同时可以减小磨损量，减少耐磨复合钢板在使用过程中的损坏维修时间，提高掘进效率。
Description
技术领域
本发明涉及TBM领域，具体涉及一种复合钢板、制备方法及应用。
背景技术
硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）因施工安全、高效、环保等优点，被广泛用于各种隧道工程。耐磨复合钢板是保护硬岩隧道掘进机刀盘的关键部件，由于长时间与岩体接触，耐磨复合钢板会出现脱落、磨损严重的情况，需要对其进行停机维修，影响施工效率，增加施工成本。
TBM在掘进过程中耐磨复合钢板存在易脱落、不耐磨的问题，耐磨复合钢板在基体Q355表面堆焊的过程中会产生大量的裂纹，同时导致耐磨复合钢板与岩石的摩擦力增大，加快了耐磨复合钢板的磨损，堆焊层与基体低合金高强度钢Q355结合强度不足，导致在掘进过程中堆焊层受到较大外力时容易脱落。
发明内容
本发明提出了一种复合钢板、制备方法及应用，可以通过水热反应制备MoS2用来填充激光溶敷层中的裂纹，并且可以起到固体自润滑的效果，以获得自润滑TBM的耐磨复合钢板
实现本发明的技术方案是：
一种复合钢板，包括低合金高强度钢板和自润滑耐磨涂层，自润滑耐磨涂层包括以下重量百分比的组分：Cr:15-18%、Ni:56-58%、B:2.3-3.5%、Si:3.1-4.0%、Cu:0.1-0.3%、C:0.75-0.9%、Fe余量。
所述复合钢板采用激光熔覆预置粉末的方法制作。
所述复合钢板的制备方法，步骤如下：
（1）自润滑耐磨涂层中的各组分进行球磨，球磨的方式为干式球磨，为了是球磨更加均匀选用的钢球直径尺寸为6mm、10mm，磨球与粉末的质量比为10:1，转速为300r/min-320r/min，球磨的时间为2h，同时为了保证粉末更加的均匀用振动筛将其筛选，之后加入黏结剂混合均匀，预置（涂覆）在低合金高强度钢板上，之后将其放置在100℃的干燥箱中保温2h；
其中低合金高强度钢板经过以下预处理：
步骤1：首先准备一块80mm×80mm×6mm的低合金高强度钢板Q355，对低合金高强度钢板Q355表面进行钻孔处理，孔径大小为6mm，孔深为2mm的盲孔，然后对表面进行清理、清洁、除锈，直至低合金高强度钢板Q355表面无锈迹、无机加工碎屑为止；
步骤2：将低合金高强度钢板Q355放置在99.7%的无水乙醇中，进行超声波清洗，然后放置烘干箱中进行1.5h的干燥处理；
（2）对步骤（1）干燥后的低合金高强度钢板进行激光熔覆处理，熔覆过程中向熔池吹氮气进行保护，熔覆完成后冷却至室温，得到耐磨复合钢板。
所述步骤（1）中黏结剂为甲基纤维素，自润滑耐磨涂层与黏结剂混匀后在低合金高强度钢板预置厚度为2mm。
激光熔覆设备采用GS-TFI-10kW型高功率横流CO2激光器，熔覆工艺参数为：功率1.5kW，矩形光斑尺寸为3mm×7mm，扫描速率为4mm/s。
优选地，在步骤（2）处理后的低合金高强度钢板上原位合成MoS2。
原位合成MoS2的步骤如下：
①用砂轮机将溶敷涂层表面进行抛光处理，处理完之后的溶敷层表面要达到光亮无锈迹的状态；
用99.7%的无水乙醇将抛光处理后的耐磨复合钢板进行超声清洗20min，除去抛光带来的粉尘及杂质；
②将四水合钼酸铵和硫脲加入到去离子水中，用磁力搅拌器搅拌30min，使四水合钼酸铵和硫脲充分溶解；
③将步骤①的耐磨复合钢板浸入到步骤②的混合溶液中超声处理30min，然后将浸泡后的耐磨复合钢板放入真空箱中，在8Kpa的真空压力下浸渍处理20min；
④重复步骤③3-4次，使四水合钼酸铵和硫脲的反应溶液尽可能多地通过溶敷层中的裂缝渗入到溶敷层的内部中，将处理后的耐磨复合钢板转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，将反应釜应加热至220 ℃反应时间为18 h，随炉冷却到室温，得到自润滑的耐磨复合钢板。
所述步骤②中四水合钼酸铵和硫脲的质量比为27:50，四水合钼酸铵和硫脲加入去离子水中使浓度达到9%。
所述步骤④中反应温度为220-230℃，时间为18-20h。
优选地，本发明还提供了复合钢板作为自润滑TBM耐磨复合钢板材料的应用。
本发明的有益效果是：本发明对低合金高强度钢板Q355表面进行钻孔处理，增大了溶敷层与基体的接触面积增加了结合强度，同时为了进一步的增强了溶敷层与基体的结合强度，在球磨后的粉末中加入纤维素黏结剂并使其充分的混合均匀，解决了TBM在掘进过程中受到冲击易脱落的问题；将溶敷好的耐磨复合钢板放入四水合钼酸铵和硫脲的去离子水溶液中，通过水热反应在溶敷层内部形成了MoS2，减小了耐磨复合钢板在使用过程中的摩擦力，同时可以减小磨损量，减少耐磨复合钢板在使用过程中的损坏维修时间，提高掘进效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例1
一种自润滑TBM耐磨复合钢板材料的制备方法，具体的制作步骤为：
步骤1.首先准备一块80mm×80mm×6mm的低合金高强度钢板Q355，对低合金高强度钢板Q355表面进行钻孔处理，孔径大小为6mm，孔深为2mm的盲孔，然后对表面进行清理、清洁、除锈，直至低合金高强度钢板Q355表面无锈迹、无机加工碎屑为止；
步骤2.将低合金高强度钢板Q355放置在99.7%的无水乙醇中，进行超声波清洗，然后放置烘干箱中进行1.5h的干燥处理；
步骤3.将质量百分数比范围为：Cr: 16%、Ni: 58%、B: 3.0%、Si:3.7%、Cu:0.2%、C:0.8%、Fe余量的自润滑耐磨涂层粉末进行称重、球磨，球磨的方式为干式球磨，为了是球磨更加均匀选用的钢球直径尺寸为6mm、10mm，磨球与粉末的质量比为10:1，转速为300r/min，球磨的时间为2h，同时为了保证粉末更加的均匀用振动筛将其筛选；
步骤4.将甲基纤维素黏结剂与球磨后的粉末混合均匀，预置在低合金高强度钢板Q355基体上，厚度约为2mm，并将其放置在100℃的干燥箱中保温2h；
步骤5.激光熔覆设备采用GS-TFI-10kW型高功率横流CO2激光器，熔覆工艺参数为：功率1.5kW，矩形光斑尺寸为3mm×7mm(矩形光斑)，扫描速率为4mm/s，熔覆过程中向熔池吹氮气进行保护；
步骤6.将溶敷完成之后的耐磨复合钢板冷却之室温；
步骤7.用水热反应使耐磨复合钢板中的微观缺陷原位合成MoS2，具体步骤如下：①用砂轮机将溶敷涂层表面进行抛光处理，处理完之后的溶敷层表面要达到光亮无锈迹的状态；
②用99.7%的无水乙醇将抛光处理后的耐磨复合钢板进行超声清洗20min，除去抛光带来的粉尘及杂质；
③将一定量的四水合钼酸铵和硫脲加入到去离子水中，用磁力搅拌器搅拌30min,使四水合钼酸铵和硫脲充分溶解；
④将抛光处理好的耐磨复合钢板浸入到混合均匀的溶液中并超声30min，然后将浸泡后的耐磨复合钢板放入真空箱中，并在真空压力下浸渍20min，重复上面两个步骤3次，使四水合钼酸铵和硫脲的反应溶液尽可能多地通过溶敷层中的裂缝渗入到溶敷层的内部中；
⑤将步骤④中处理完毕的耐磨复合钢板转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，将反应釜应加热至220 ℃反应时间为18 h，随炉冷却到室温，得到自润滑的耐磨复合钢板。
实施例2
一种自润滑TBM耐磨复合钢板材料的制备方法，具体的制作步骤为：
步骤1.首先准备一块80mm×80mm×6mm的低合金高强度钢板Q355，对低合金高强度钢板Q355表面进行钻孔处理，孔径大小为6mm，孔深为2mm的盲孔，然后对表面进行清理、清洁、除锈，直至低合金高强度钢板Q355表面无锈迹、无机加工碎屑为止；
步骤2.将低合金高强度钢板Q355放置在99.7%的无水乙醇中，进行超声波清洗，然后放置烘干箱中进行1.5h的干燥处理；
步骤3.将质量百分数比范围为：Cr: 17%、Ni: 57%、B: 2.8%、Si:3.6%、Cu:0.2%、C:0.80%、Fe余量的自润滑耐磨涂层粉末进行称重、球磨，球磨的方式为干式球磨，为了是球磨更加均匀选用的钢球直径尺寸为6mm、10mm，磨球与粉末的质量比为10:1，转速为310r/min，球磨的时间为2h，同时为了保证粉末更加的均匀用振动筛将其筛选；
步骤4.将甲基纤维素黏结剂与球磨后的粉末混合均匀，预置在低合金高强度钢板Q355基体上，厚度约为2mm，并将其放置在100℃的干燥箱中保温2h；
步骤5. 激光熔覆设备采用GS-TFI-10kW型高功率横流CO2激光器，熔覆工艺参数为：功率1.5kW，矩形光斑尺寸为3mm×7mm(矩形光斑)，扫描速率为4mm/s，熔覆过程中向熔池吹氮气进行保护；
步骤6.将溶敷完成之后的耐磨复合钢板冷却之室温；
步骤7.用水热反应使耐磨复合钢板中的微观缺陷原位合成MoS2，具体步骤如下：
①用砂轮机将溶敷涂层表面进行抛光处理，处理完之后的溶敷层表面要达到光亮无锈迹的状态；
②用99.7%的无水乙醇将抛光处理后的耐磨复合钢板进行超声清洗20min，除去抛光带来的粉尘及杂质；
③将13.2g的四水合钼酸铵和24.2g的硫脲加入到370ml的去离子水中，用磁力搅拌器搅拌30min，使四水合钼酸铵和硫脲充分溶解；
④将抛光处理好的耐磨复合钢板浸入到混合均匀溶液中并超声30min，然后将浸泡后的耐磨复合钢板放入真空箱中，并在8Kpa的真空压力下浸渍处理20min，重复上面两个步骤3次，使四水合钼酸铵和硫脲的反应溶液尽可能多地通过溶敷层中的裂缝渗入到溶敷层的内部中；
⑤将步骤④中处理完毕的耐磨复合钢板转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，将反应釜应加热至225 ℃反应时间为18.5h，随炉冷却到室温，得到自润滑的耐磨复合钢板。
实施例3
一种自润滑TBM耐磨复合钢板材料的制备方法，具体的制作步骤为：
步骤1.首先准备一块80mm×80mm×6mm的低合金高强度钢板Q355，对低合金高强度钢板Q355表面进行钻孔处理，孔径大小为6mm，孔深为2mm的盲孔，然后对表面进行清理、清洁、除锈，直至低合金高强度钢板Q355表面无锈迹、无机加工碎屑为止；
步骤2.将低合金高强度钢板Q355放置在99.7%的无水乙醇中，进行超声波清洗，然后放置烘干箱中进行1.5h的干燥处理；
步骤3.将质量百分数比范围为：Cr: 18%、Ni: 58%、B: 3.5%、Si:4.0%、Cu:0.3%、C:0.90%、Fe余量的自润滑耐磨涂层粉末进行称重、球磨，球磨的方式为干式球磨，为了是球磨更加均匀选用的钢球直径尺寸为6mm、10mm，磨球与粉末的质量比为10:1，转速为320r/min，球磨的时间为2h，同时为了保证粉末更加的均匀用振动筛将其筛选；
步骤4.将甲基纤维素黏结剂与球磨后的粉末混合均匀，预置在低合金高强度钢板Q355基体上，厚度约为2mm，并将其放置在100℃的干燥箱中保温2h；
步骤5. 激光熔覆设备采用GS-TFI-10kW型高功率横流CO2激光器，熔覆工艺参数为：功率1.5kW，矩形光斑尺寸为3mm×7mm(矩形光斑)，扫描速率为4mm/s，熔覆过程中向熔池吹氮气进行保护；
步骤6.将溶敷完成之后的耐磨复合钢板冷却之室温；
步骤7.用水热反应使耐磨复合钢板中的微观缺陷原位合成MoS2，具体步骤如下：
①用砂轮机将溶敷涂层表面进行抛光处理，处理完之后的溶敷层表面要达到光亮无锈迹的状态；
②用99.7%的无水乙醇将抛光处理后的耐磨复合钢板进行超声清洗20min，除去抛光带来的粉尘及杂质；
③将13.2g的四水合钼酸铵和24.2g的硫脲加入到370ml的去离子水中，用磁力搅拌器搅拌30min，使四水合钼酸铵和硫脲充分溶解；
④将抛光处理好的耐磨复合钢板浸入到混合均匀的溶液中超声30min，然后将浸泡后的耐磨复合钢板放入真空箱中，并在8Kpa的真空压力下浸渍处理20min，重复上面两个步骤4次，使四水合钼酸铵和硫脲的反应溶液尽可能多地通过溶敷层中的裂缝渗入到溶敷层的内部中；
⑤将步骤④中处理完毕的耐磨复合钢板转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，将反应釜应加热至230 ℃反应时间为20h，随炉冷却到室温，得到自润滑的耐磨复合钢板。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合钢板，其特征在于，包括低合金高强度钢板和自润滑耐磨涂层，自润滑耐磨涂层包括以下重量百分比的组分：Cr:15-18%、Ni:56-58%、B:2.3-3.5%、Si:3.1-4.0%、Cu:0.1-0.3%、C:0.75-0.9%、Fe余量。
2.权利要求1所述的复合钢板的制备方法，其特征在于：所述复合钢板采用激光熔覆预置粉末的方法制作。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）自润滑耐磨涂层中的各组分进行球磨、过筛，之后加入黏结剂混合均匀，预置在钻孔处理后的低合金高强度钢板上，之后干燥；
（2）对步骤（1）干燥后的低合金高强度钢板进行激光熔覆处理，熔覆过程中向熔池吹氮气进行保护，熔覆完成后冷却至室温，得到耐磨复合钢板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中黏结剂为甲基纤维素，自润滑耐磨涂层与黏结剂混匀后在低合金高强度钢板预置厚度为2mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中熔覆工艺参数为：功率1.5kW，矩形光斑尺寸为3mm×7mm，扫描速率为4mm/s。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤（2）处理后的低合金高强度钢板上原位合成MoS2。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
①对耐磨复合钢板进行抛光、清洗处理；
②将四水合钼酸铵和硫脲加入到去离子水中，搅拌使四水合钼酸铵和硫脲充分溶解；
③将步骤①的耐磨复合钢板浸入到步骤②的混合溶液中超声处理，然后将浸泡后的耐磨复合钢板放入真空箱中，在真空压力下浸渍处理；
④重复步骤③3-4次，将处理后的耐磨复合钢板转移到高压釜中，加热反应后冷却至室温，得到复合钢板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤②中四水合钼酸铵和硫脲的质量比为27：50，四水合钼酸铵和硫脲加入去离子水中使浓度达到9%。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤④中反应温度为220-230℃，时间为18-20h。
10.权利要求7-9任一项制备方法制备的复合钢板作为自润滑TBM耐磨复合钢板材料的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011380274.XA CN112575324A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 复合钢板、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011380274.XA CN112575324A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 复合钢板、制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112575324A true CN112575324A (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=75128061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011380274.XA Pending CN112575324A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 复合钢板、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112575324A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113151822A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-23 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103305838A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-09-18 | 叶绿均 | 一种具有Ni基自熔合金激光熔敷涂层的管材 |
| CN103451648A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-12-18 | 山东大学 | 一种激光熔覆TiB2 -Ni基金属陶瓷涂层及其制备方法 |
| CN107937911A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-04-20 | 长春理工大学 | 一种铸钢表面激光熔覆耐磨耐冲击涂层方法 |
| CN109023349A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 安徽工程大学 | 一种提高铝合金铸造用金属型模具激光熔覆修复层结合力的方法 |
| WO2020155737A1 (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 齐鲁工业大学 | 镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体及其制备与高性能复合陶瓷刀具材料 |
-
2020
- 2020-12-01 CN CN202011380274.XA patent/CN112575324A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103305838A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-09-18 | 叶绿均 | 一种具有Ni基自熔合金激光熔敷涂层的管材 |
| CN103451648A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-12-18 | 山东大学 | 一种激光熔覆TiB2 -Ni基金属陶瓷涂层及其制备方法 |
| CN107937911A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-04-20 | 长春理工大学 | 一种铸钢表面激光熔覆耐磨耐冲击涂层方法 |
| CN109023349A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 安徽工程大学 | 一种提高铝合金铸造用金属型模具激光熔覆修复层结合力的方法 |
| WO2020155737A1 (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 齐鲁工业大学 | 镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体及其制备与高性能复合陶瓷刀具材料 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 孙家枢著: "《热喷涂科学与技术》", 31 October 2013, 冶金工业出版社 * |
| 杨胶溪等: "激光熔覆制备MoS_2/Ni基自润滑复合涂层组织及磨损性能", 《金属热处理》 * |
| 肖海兵等: "《先进激光加工技术》", 31 March 2019, 华中科技大学出版社 * |
| 邓雯等: "Al_2O_3/MoS_2复合涂层的制备及摩擦磨损性能", 《中国表面工程》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113151822A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-23 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种复合钢板及基于超声震荡辅助激光熔覆后选择诱导形核制备复合钢板的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1278791C (zh) | 轧机机架衬板及其制造方法 | |
| CN102453904A (zh) | 在电梯曳引轮轮槽表面激光熔覆制备耐磨涂层的方法 | |
| CN109797361B (zh) | 一种可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层的制备方法 | |
| CN112575324A (zh) | 复合钢板、制备方法及应用 | |
| CN111139466B (zh) | 一种钛合金石油钻杆耐磨带及其制备方法 | |
| CN102465291A (zh) | 采用激光熔覆技术制备扁头套自润滑耐磨层的方法 | |
| CN102168244A (zh) | 钢枕的渗锌加工方法及钢枕 | |
| CN111843843A (zh) | 一种混合颗粒溶液超声均匀空化喷丸的方法 | |
| CN108516830A (zh) | 一种增韧耐磨研磨材料的制备方法 | |
| CN1541808A (zh) | 金属粘结剂砂轮 | |
| CN110983103A (zh) | 一种tb6钛合金的3d打印激光修复方法 | |
| CN102453908B (zh) | 一种冶金trt机组承缸的修复工艺 | |
| CN105714225B (zh) | 一种在核电用锆材中获得高密度纳米孪晶的方法 | |
| CN106735241A (zh) | 一种加强型树脂光固化成形方法 | |
| CN106319438A (zh) | 稀土催渗qpq组合物及qpq工艺制造高速切削工具的方法 | |
| CN112981169A (zh) | 一种铜基复合粉末及其制备方法、防腐耐磨复合涂层及其制备方法 | |
| CN107130930A (zh) | 一种套管前通井震动钻具 | |
| CN106835121A (zh) | 一种强化截齿的制备方法 | |
| CN115874175B (zh) | 一种高性能激光熔覆合金刀具及其制备方法 | |
| CN109706452B (zh) | 一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法 | |
| CN108941516B (zh) | 一种泡沫铝的制备方法 | |
| CN113046739A (zh) | 一种耐磨机床导轨板制备方法 | |
| CN101974742A (zh) | 机体穴蚀的修补方法 | |
| CN107457916A (zh) | 磨钻两用多功能金刚石打孔钻 | |
| Simsek et al. | Laser surface treatment of S235JRC carbon steel with Co2B nanocrystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210330 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |