CN1431069A - 三元硼化物基钢用涂层零件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种三元硼化物基钢用涂层零件的制备方法,先制造出浇铸此涂层零件的浇铸模型,然后根据涂层零件的具体使用要求设计出所需涂层的尺寸、形状等,压制或调制出可形成三元硼化物基金属陶瓷的压坯或浆料,将压坯或浆料固定或涂刷在铸型型腔的要求位置上,然后向铸型型腔内浇注钢液,结晶凝固后即得到三元硼化物基金属陶瓷涂层零件的毛坯,再经机械加工而形成涂层零件。本发明解决了传统涂层工艺难于制备界面结合强度高的涂层零件的问题,也解决了真空烧结法难于解决的大尺寸涂层零件由于受真空炉规格的限制而无法制备的问题,同时工艺简单,不需投资专用喷涂设备或真空烧结炉,制得的涂层零件价格远远低于其它涂层零件。
Description
技术领域:
本发明涉及一种钢用涂层零件的制备方法,尤其涉及一种三元硼化物基钢用涂层零件的制备方法,此种涂层零件适用于需要耐磨损、耐腐蚀,而同时对韧性、抗弯强度等性能要求较高的场合。
背景技术:
用涂层材料制造的机械零件广泛用于耐磨损、耐腐蚀的场合,但是传统的涂层工艺在不同程度上存在以下缺点:如作业环境差、设备投资大、能量消耗大、效率低等。其中最重要的是涂层与基体的结合强度不高,容易在涂层和基体的界面产生缺陷等。真空烧结法制备钢用三元硼化物基金属陶瓷涂层材料则基本上解决这些难题。制备出的钢用涂层材料中硬质涂层与钢基体的界面结合优良,即是在热冲击和热疲劳的情况下也不会造成涂层脱落(王永国,三元硼化物基金属陶瓷覆层材料的研制,山东大学博士学位论文,济南,2002)。目前已制备出了钢用三元硼化物基金属陶瓷硬质涂层材料(王永国,李兆前.喷涂法制备钢用耐磨涂层材料.硅酸盐学报,2002,30(4):434-437),该材料具有优良的耐磨、耐蚀性,加上优良的价格性能比,必将得到广泛的应用。但是用真空烧结法由于受真空烧结炉规格的限制无法解决大尺寸零件的制备问题,即使能够解决,也需要定购大尺寸的真空烧结炉,造成涂层零件的制造成本大大提高,甚至造成价格性能比低于传统的金属零件,不利于此种涂层材料的应用推广。
发明内容:
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种三元硼化物基钢用涂层零件的制造方法,此方法不但可解决用真空烧结法难于制备大尺寸零件的难题,而且不需要真空烧结,因而用此种涂层材料制造的机械零件的制造成本远远低于其它方法。此种涂层零件适用于需要耐磨损、耐腐蚀,而同时对韧性、抗弯强度等性能要求较高的场合。
为实现这样的目的,本发明采用铸造的方法制备三元硼化物基钢用耐磨涂层零件。先设计制造浇铸此零件的浇铸模型,然后根据零件的具体使用要求,设计出所需硬质涂层的厚度和形状、尺寸等,据此压制出浇铸后可反应形成三元硼化物基金属陶瓷的压坯,放在浇铸模型的适当位置上(如果所需硬质涂层的厚度较薄,则将可反应形成三元硼化物基金属陶瓷的浆料涂刷或喷涂在浇铸模型的适当位置上,干燥),然后向铸型型腔内浇注钢液,结晶凝固后得到界面结合牢固的三元硼化物基金属陶瓷与钢形成的涂层零件的毛坯,经过机械加工得到涂层零件。
本发明所说的可反应形成三元硼化物基金属陶瓷的压坯或浆料,采用Mo,Ni,Cr,Fe,FeB等金属粉末为原料,经过混料、球磨,干燥过筛,掺胶,压制或调制等工序制得。
浇注钢液时,在高温下,压坯(或浆料)由于吸收钢液放出的热量迅速升温,原料粉末之间产生化学反应,生成三元硼化物Mo2FeB2,Mo2FeB2在粘结相Fe-中均匀分布,形成三元硼化物基金属陶瓷。在此过程中,钢液中的Fe向液相中扩散。同时,反应形成的三元硼化物Mo2FeB2也向钢液扩散。结晶凝固以后,在硬质涂层和钢基体的界面上形成一个冶金结合的过渡区,从而使得三元硼化物基金属陶瓷与钢基体的界面结合良好,界面结合强度高。
本发明制备的涂层零件可适用于需要耐磨损、耐腐蚀,而同时对韧性、抗弯强度等性能要求较高的场合。
采用本发明的方法,很容易解决了传统涂层工艺难于制备界面结合强度高的涂层材料的问题,也解决了真空烧结法难于解决的大尺寸涂层零件由于受真空炉规格的限制而无法制备的问题,同时由于采用铸造法具有工艺简单,不需投资专用喷涂设备或真空烧结炉等优点,所以此种涂层零件的价格远远低于其它涂层零件。
附图说明:
图1为本发明制备涂层轴毛坯的示意图。
具体实施方式:
以下结合附图1,以涂层轴(涂层成份为三元硼化物基金属陶瓷C,所用原料粉末的组成成分见表1,基体为45钢)为例,对本发明的技术方案作进一步描述。
表1涂层粉末的成分组成(wt%)
FeB Mo Cr Ni Fe
30-35 45-50 1.5-2.0 2.5-3.0 bal
首先制造出浇铸此涂层轴毛坯的浇铸模型;
根据涂层轴的具体使用要求设计出所需涂层的厚度;
调制出可应用于形成三元硼化物基金属陶瓷的浆料,浆料的制备过程如下:
采用纯Mo粉(99.9%mass,3-5μm)、纯Cr粉(99.8%mass,-300目)、羰基Fe粉(2.39μm)、羰基Ni粉(3.41μm)和FeB粉(-300目)。混料球磨100小时,用乙醇作为球磨介质,氩气保护,真空干燥,用100目的筛子过筛,即制得所需实验粉末。将所制得的粉末与橡胶酒精溶液按一定比例(200g/100ml)混合,用电动搅拌机搅拌均匀后,即制得所需浆料。
将浆料涂刷在铸型型腔的要求位置,干燥;
向铸型型腔内浇注45钢液,结晶凝固后即得到三元硼化物基金属陶瓷涂层零件的毛坯;
毛坯经机械加工(车削、磨削等)而形成涂层轴。
Claims (1)
1、一种三元硼化物基钢用涂层零件的制备方法,其特征在于先制造出浇铸此涂层零件的浇铸模型,然后根据涂层零件的具体使用要求设计出所需涂层的尺寸、形状,压制或调制出可应用形成三元硼化物基金属陶瓷的压坯或浆料,将压坯或浆料固定或涂刷在铸型型腔的要求位置上,然后向铸型型腔内浇注钢液,结晶凝固后得到三元硼化物基金属陶瓷涂层零件的毛坯,再经机械加工而形成涂层零件。
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